ES2434015T3 - Terminal Location Technique - Google Patents

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ES2434015T3 ES10275033T ES10275033T ES2434015T3 ES 2434015 T3 ES2434015 T3 ES 2434015T3 ES 10275033 T ES10275033 T ES 10275033T ES 10275033 T ES10275033 T ES 10275033T ES 2434015 T3 ES2434015 T3 ES 2434015T3
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Abstract

Un método de estimar la ubicación de un terminal móvil (1) en una red de comunicaciones de telefoníamóvil que tiene una pluralidad de estaciones de base (3 - 5, 7 - 9), incluyendo el método: determinar la medición de al menos un parámetro de señal para el terminal móvil en relación con cada unade la pluralidad de estaciones de base; utilizar las mediciones del parámetro de la señal para obtener una primera estimación de la distancia delterminal móvil desde cada una de la pluralidad de estaciones de base; y caracterizado porutilizar al menos un estimador en cada una de las primeras estimaciones de distancia para obtener unaestimación de distancia refinada del terminal móvil (1) desde cada una de la pluralidad de estaciones de base i demanera que el al menos un estimador se adecúa al menos a uno de los siguientes formatos **Fórmula**A method of estimating the location of a mobile terminal (1) in a mobile telephone communications network having a plurality of base stations (3 - 5, 7 - 9), including the method: determining the measurement of at least one parameter signal for the mobile terminal in relation to each of the plurality of base stations; using the signal parameter measurements to obtain a first estimate of the distance of the mobile terminal from each of the plurality of base stations; and characterized by using at least one estimator in each of the first distance estimates to obtain a refined distance estimate of the mobile terminal (1) from each of the plurality of base stations i such that the at least one estimator matches at least to one of the following formats **Formula**

Description

Técnica de localización de terminal Terminal Location Technique

Esta invención se refiere a una técnica de localización y/o de rastreo de un terminal móvil y al equipo asociado. Más particularmente la presente invención se refiere a la localización y/o al rastreo de un terminal de comunicación móvil, estando el propio terminal en una red de comunicación de telefonía móvil y al equipo de red de comunicación asociado. Más específicamente, la presente invención se refiere a un sistema para y a un método de estimar la posición de un terminal móvil en una red de comunicaciones de telefonía móvil. This invention relates to a technique for locating and / or tracking a mobile terminal and associated equipment. More particularly, the present invention relates to the location and / or tracking of a mobile communication terminal, the terminal itself being in a mobile telephone communication network and the associated communication network equipment. More specifically, the present invention relates to a system for and a method of estimating the position of a mobile terminal in a mobile telephone communications network.

Con la creciente capacidad y cobertura de área de las redes celulares por todo el mundo, los proveedores de telecomunicaciones de telefonía móvil son capaces de proporcionar nuevos y mejores servicios para sus abonados. En particular, un tipo de servicio en el cual ha habido un creciente interés en de lo último son los servicios Basados en la Ubicación (LBS – Location Based Services, en inglés). With the increasing capacity and area coverage of cellular networks worldwide, mobile phone telecommunications providers are able to provide new and better services for their subscribers. In particular, one type of service in which there has been a growing interest in the latter are Location Based Services (LBS).

El LBS proporciona un usuario de terminal móvil con suministro de contenidos basados en la ubicación, tal como predicciones de tiempo locales, y puede también permitir que el usuario del terminal móvil identifique a personas o establecimientos cerca de su proximidad. Por ejemplo, un usuario de teléfono móvil puede contactar a un proveedor de LBS para identificar su gasolinera, restaurante, banco u otros, más cercanos, basándose en la ubicación actual del terminal móvil (MT – Mobile Terminal, en inglés) del usuario. De manera similar, puede utilizarse el encontrar la ubicación de amigos o familia, tal como por razones de seguridad o emergencia, o simplemente de encuentro, solicitando al proveedor del LBS una actualización de la ubicación de una o más personas. Estos servicios pueden ayudar a los usuarios, ahorrándoles tiempo, en lugar de viajar por un área geográfica, buscando un establecimiento / persona particular, evitando así potencialmente los embotellamientos. Puede también ayudar a las personas en situaciones de emergencia, tal como ayudando a identificar rápidamente su hospital más cercano o la ubicación de alguien que requiera una asistencia de emergencia. The LBS provides a mobile terminal user with location-based content provision, such as local weather forecasts, and may also allow the mobile terminal user to identify persons or establishments near their proximity. For example, a mobile phone user can contact an LBS provider to identify their nearest gas station, restaurant, bank or others, based on the user's current mobile terminal (MT - Mobile Terminal) location. Similarly, finding the location of friends or family can be used, such as for security or emergency reasons, or simply meeting, by requesting an update from the location of one or more persons to the LBS provider. These services can help users, saving them time, instead of traveling through a geographical area, looking for a particular establishment / person, thus potentially avoiding traffic jams. It can also help people in emergency situations, such as helping to quickly identify their nearest hospital or the location of someone requiring emergency assistance.

Estos servicios requieren una técnica de localización que pueda conseguir una precisión de posición razonable así como costes de despliegue comercialmente razonables. Tales costes se refieren generalmente al alcance y complejidad del software y hardware adicional para ser incorporado en los terminales móviles y/o en la red. Hay también otros aspectos que considerar, tales como cualquier penalización impuesta por las técnicas y los procedimientos de rastreo frente a requisitos de almacenamiento / memoria y de consumo de potencia de batería en los terminales móviles. These services require a location technique that can achieve reasonable position accuracy as well as commercially reasonable deployment costs. Such costs generally refer to the scope and complexity of the additional software and hardware to be incorporated into the mobile terminals and / or the network. There are also other aspects to consider, such as any penalty imposed by tracking techniques and procedures against storage / memory and battery power consumption requirements in mobile terminals.

Se han propuesto hasta la fecha una gran variedad de técnicas de localización de un terminal móvil. La técnica de localización de mejor rendimiento en términos de precisión y de fiabilidad es actualmente el Sistema de Localización Global Asistido (A-GPS – Assisted Global Positioning System, en inglés). El GPS es una técnica en la que el terminal recibe señales de una constelación de satélites de GPS. A partir de las señales recibidas, el terminal calcula su posición basándose en la diferencia de tiempo observada en las señales recibidas de los diferentes satélites. En el A-GPS la red de telefonía móvil (por ejemplo GSM) proporciona información adicional a través de su interfaz aérea para asistir al terminal en estimar su posición (por ejemplo, correcciones de GPS diferenciales). Esto conduce a un menor “Tiempo hasta la Primera Localización” (Time to First Fix, en inglés) y a un menor consumo de batería del terminal. A great variety of techniques for locating a mobile terminal have been proposed to date. The best-performing location technique in terms of accuracy and reliability is currently the Assisted Global Positioning System (A-GPS). GPS is a technique in which the terminal receives signals from a constellation of GPS satellites. From the received signals, the terminal calculates its position based on the time difference observed in the signals received from the different satellites. In the A-GPS the mobile telephone network (for example GSM) provides additional information through its air interface to assist the terminal in estimating its position (for example, differential GPS corrections). This leads to a lower “Time to First Fix” and a lower battery consumption of the terminal.

No obstante, el A-GPS es un planteamiento bastante costoso, y la relativamente baja aceptación comercial de los Servicios Basados en la Ubicación combinada con los elevados costes asociados con el punto de GPS conduce a un periodo de tiempo relativamente largo antes de que los terminales móviles de 2G y de 2G/3G estén equipados con receptores de GPS de manera extendida. Además, incluso tras la introducción de los receptores de GPS en una gran proporción de terminales móviles, puesto que el GPS requiere contacto directo con los satélites para funcionar, la limitada disponibilidad de las señales de satélite en entornos de interior y de ciertos exteriores (por ejemplo debido al efecto de cañón urbano) indica la necesidad de técnicas híbridas que combinen A-GPS con una localización basada en la telefonía móvil. However, A-GPS is a fairly expensive approach, and the relatively low commercial acceptance of Location Based Services combined with the high costs associated with the GPS point leads to a relatively long period of time before the terminals 2G and 2G / 3G phones are equipped with GPS receivers extended. In addition, even after the introduction of GPS receivers in a large proportion of mobile terminals, since GPS requires direct contact with satellites to operate, the limited availability of satellite signals in indoor and certain outdoor environments (for example due to the effect of urban canyon) indicates the need for hybrid techniques that combine A-GPS with a location based on mobile telephony.

Un método simple basado en la telefonía móvil utiliza la celda más cercana como medio para proporcionar una posición aproximada del terminal. Por ejemplo se determina la celda que proporciona al terminal la medición de Potencia de Señal Recibida (RSS – Received Signal Strength, en inglés) más potente, y se asume entonces que el terminal está dentro del área de cobertura de esa celda. La precisión de este método depende por supuesto del área de cobertura de la celda, y así, proporcionará típicamente una posición de terminal móvil que es precisa en un intervalo de 600 m a un par de kilómetros (es decir, 600 m – 2000 m dependiendo del tamaño de la celda). Este método es una de las técnicas que es actualmente utilizada por los operadores que ya han introducido LBS comercial. A simple method based on mobile telephony uses the nearest cell as a means to provide an approximate position of the terminal. For example, the cell that provides the terminal with the most powerful Received Signal Strength (RSS) measurement is determined to the terminal, and the terminal is then assumed to be within the coverage area of that cell. The accuracy of this method depends of course on the coverage area of the cell, and thus, will typically provide a mobile terminal position that is accurate in a range of 600 m to a couple of kilometers (i.e. 600 m - 2000 m depending on the cell size). This method is one of the techniques that is currently used by operators who have already introduced commercial LBS.

Las técnicas de localización de terminal basadas en mediciones de la Potencia de Señal Recibida (RSS – Received Signal Strength, en inglés) son de una complejidad reducida de implementación debido al hecho de que las mediciones de la RSS están disponibles en el lado del terminal como parte de su operación estándar tanto en modo de reposo como dedicado. El principal problema con las técnicas de localización basadas en la RSS es en lo que Terminal location techniques based on measurements of Received Signal Strength (RSS) are of reduced complexity of implementation due to the fact that RSS measurements are available on the terminal side as part of its standard operation in both standby and dedicated mode. The main problem with RSS-based location techniques is what

respecta a la precisión que alcanzan, debido a la variabilidad de la señal, resultante de la naturaleza estocástica del entorno de propagación por radio de telefonía móvil. It refers to the precision they achieve, due to the variability of the signal, resulting from the stochastic nature of the mobile telephone radio propagation environment.

En el documento GB2416461 se describió una técnica que se denominó “Localización de Móvil Asistida por Terminal Estadístico” o brevemente “STAMP” (“Statistical Terminal Assisted Mobile Positioning”, en inglés). Esta técnica permite el aprovechamiento de múltiples mediciones históricas de RSS recogidas mientras que el terminal está en modo de reposo. Durante una fase de establecimiento de un LBS, estas mediciones de RSS son utilizadas con una técnica de localización para estimar la posición del terminal, y esta determinación es a continuación estadísticamente procesada para mejorar la precisión de la posición determinada del terminal. De esta manera, la técnica de “STAMP” era capaz de mejorar la precisión de la mayoría de las técnicas de rastreo existentes, haciéndolas más útiles para las aplicaciones de LBS. La técnica de STAMP, no obstante, cuando se aplica sobre las mediciones de RSS, es también susceptible de variabilidad de señal, particularmente en lo que respecta al efecto de múltiples rutas que afecta a su precisión. En el documento GB2416461, este problema fue solucionado eliminando mediciones con un alto contenido de error (por ejemplo, debido a un desvanecimiento rápido). Document GB2416461 described a technique called "Location of Mobile Assisted by Statistical Terminal" or briefly "STAMP" ("Statistical Terminal Assisted Mobile Positioning"). This technique allows the use of multiple historical measurements of RSS collected while the terminal is in standby mode. During an LBS establishment phase, these RSS measurements are used with a location technique to estimate the position of the terminal, and this determination is then statistically processed to improve the accuracy of the determined position of the terminal. In this way, the "STAMP" technique was able to improve the accuracy of most existing tracking techniques, making them more useful for LBS applications. The STAMP technique, however, when applied to RSS measurements, is also susceptible to signal variability, particularly with regard to the effect of multiple routes that affects its accuracy. In GB2416461, this problem was solved by eliminating measurements with a high error content (for example, due to rapid fading).

La variabilidad de la señal es particularmente un problema cuando se utiliza STAMP con modelos empíricos como Hata o Cost231, puesto que estos modelos estiman la distancia entre el terminal y la estación de base, siendo la distancia una función exponencial de la RSS. Por lo tanto, una variabilidad indebida en las mediciones de la RSS resultará en errores de estimación drásticamente exagerados. Signal variability is particularly a problem when using STAMP with empirical models such as Hata or Cost231, since these models estimate the distance between the terminal and the base station, distance being an exponential function of RSS. Therefore, undue variability in RSS measurements will result in drastically exaggerated estimation errors.

Aunque se ha encontrado que la técnica de STAMP proporciona un grado razonable de precisión de posición, y para ser implementable para un coste razonable, la precisión de posición que se consigue actualmente podría ser aun mejorada, particularmente con respecto a la mitigación del error de posición del terminal introducido por las técnicas basadas en la RSS. Although it has been found that the STAMP technique provides a reasonable degree of position accuracy, and to be implementable for a reasonable cost, the position accuracy that is currently achieved could still be improved, particularly with respect to mitigation of position error. of the terminal introduced by RSS-based techniques.

El método propuesto en el documento EP135393 que se utiliza para la delimitación de forma de dos partes se refiere a la capacidad de utilizar una serie de mediciones de la Potencia de Señal Recibida (RSS – Received Signal Strength, en inglés) recogidas mientras que el terminal está conectado a la red (es decir, durante una llamada o una sesión de datos) con el fin de mejorar la precisión de la localización. Las técnicas propuestas en el documento EP135393 corresponden a un planteamiento de filtrado que podría ser considerado como una alternativa al Filtro de Kalman. No obstante el método utilizado en este documento para la estimación de la distancia en función de la RSS no considera el empleo de estimadores que optimicen la precisión de la localización del terminal teniendo en cuenta el proceso de filtrado aplicado. The method proposed in EP135393 which is used for the delimitation of two parts refers to the ability to use a series of measurements of the Received Signal Strength (RSS) collected while the terminal is connected to the network (that is, during a call or a data session) in order to improve location accuracy. The techniques proposed in document EP135393 correspond to a filtering approach that could be considered as an alternative to the Kalman Filter. However, the method used in this document for the estimation of distance based on RSS does not consider the use of estimators that optimize the accuracy of the location of the terminal taking into account the filtering process applied.

El método propuesto en el documento WO2006096923 aprovecha un modelo de pérdida de ruta genérico (basado en la formulación de Hata, Cost231 de la estimación de la pérdida de ruta) y así, se basa en la localización del terminal para proporcionar un método para identificar los parámetros del modelo de pérdida de ruta específicos que aplican en la proximidad de la ubicación del terminal. Como resultado se aplica eventualmente un modelo de pérdida de ruta refinado con el fin de mejorar la precisión de la localización del terminal. No obstante, el método propuesto en el documento WO2006096923 no trata el comportamiento estadístico del error introducido durante la estimación de la distancia de terminal a estación de base incluso cuando la precisión del modelo de pérdida de ruta ha sido mejorada. Además, la presente aplicación propuesta define estimadores estadísticos que se adaptan al proceso de Filtrado de Kalman y proporcionan una mayor precisión de localización, un planteamiento completamente carente de las enseñanzas del documento WO2006096923. The method proposed in WO2006096923 takes advantage of a generic route loss model (based on Hata's formulation, Cost231 of the route loss estimate) and thus, is based on the location of the terminal to provide a method for identifying the Specific route loss model parameters that apply in the proximity of the terminal location. As a result, a refined route loss model is eventually applied in order to improve the accuracy of the location of the terminal. However, the method proposed in WO2006096923 does not address the statistical behavior of the error introduced during the estimation of the distance from terminal to base station even when the accuracy of the route loss model has been improved. In addition, the present proposed application defines statistical estimators that adapt to the Kalman Filtering process and provide greater location accuracy, an approach completely devoid of the teachings of WO2006096923.

El método propuesto en el documento WO03071303 corresponde efectivamente a un método de Mínimos Cuadrados Ponderados sobre las mediciones de la RSS de múltiples estaciones de base con el fin de optimizar la localización resultante del MT. Los factores ponderados propuestos en el documento WO03071303 se dirigen a que se cumpla el error esperado en la estimación de distancia. No obstante, el documento WO03071303 no proporciona ningún análisis del error esperado en la estimación de la distancia del terminal a la estación de base y no proporciona ningún estimador estadístico que pudiese mejorar la precisión de la localización del terminal. The method proposed in WO03071303 effectively corresponds to a Weighted Minimum Square method on the RSS measurements of multiple base stations in order to optimize the resulting location of the MT. The weighted factors proposed in WO03071303 are aimed at fulfilling the expected error in the distance estimate. However, WO03071303 does not provide any analysis of the expected error in estimating the distance from the terminal to the base station and does not provide any statistical estimator that could improve the accuracy of the location of the terminal.

El método propuesto en “New Method for Estimation of Mobile Location Based on Signal Attenuation and Hata Model Signal Prediction”; 2005, de OROOJI, M. et al considera un conjunto de ecuaciones para expresar la ubicación del terminal como una función de (a) las coordinadas de la estación de base, (b) las distancias entre el terminal y las estaciones de base relevantes y (c) un conjunto de ángulos que relacionan la posición del terminal con las posiciones de las estaciones de base. El método se basa en una aproximación de los ángulos requeridos en este conjunto de ecuaciones que permite la identificación de la posición del terminal. No obstante, la estimación de la distancia entre el terminal y cada una de las estaciones de base no considera ningún estimador estadístico que pudiese mejorar su precisión. Además el método propuesto en esta publicación no proporciona ningún estimador estadístico que pueda mejorar el rendimiento de un proceso de filtrado estadístico como el Filtrado de Kalman. The method proposed in “New Method for Estimation of Mobile Location Based on Signal Attenuation and Hata Model Signal Prediction”; 2005, from OROOJI, M. et al considers a set of equations to express the location of the terminal as a function of (a) the coordinates of the base station, (b) the distances between the terminal and the relevant base stations and (c) a set of angles that relate the position of the terminal with the positions of the base stations. The method is based on an approximation of the angles required in this set of equations that allows the identification of the terminal position. However, estimating the distance between the terminal and each of the base stations does not consider any statistical estimator that could improve its accuracy. In addition, the method proposed in this publication does not provide any statistical estimator that can improve the performance of a statistical filtering process such as Kalman Filtering.

Existe por tanto una necesidad de una técnica mejorada de localización basada en la red que combine una precisión adecuada con bajos costes de despliegue. There is therefore a need for an improved network-based location technique that combines adequate accuracy with low deployment costs.

La presente invención busca superar o aliviar al menos uno de estos problemas. The present invention seeks to overcome or alleviate at least one of these problems.

Compendio de la invención Compendium of the invention

De acuerdo con un primer aspecto, la presente invención proporciona un método de estimar la ubicación de un terminal móvil en una red de telecomunicaciones de telefonía móvil que tiene una pluralidad de estaciones de base, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas. In accordance with a first aspect, the present invention provides a method of estimating the location of a mobile terminal in a mobile telephone telecommunications network having a plurality of base stations, as defined in the appended claims.

Convenientemente, el estimador puede incluir un componente de filtrado de Kalman. Conveniently, the estimator may include a Kalman filtering component.

Resulta también preferible que la medición determinada de al menos un parámetro de la señal sea una medición de la Potencia de la Señal Recibida (RSS – Received Signal Strength, en inglés) y una técnica de localización basada en la RSS, tal como la Identidad Global de Celda Mejorada (ECGI – Enhanced Cell Global Identity, en inglés) o STAMP, se utiliza para obtener la primera estimación de distancia de la ubicación del terminal móvil. It is also preferable that the determined measurement of at least one signal parameter is a measurement of the Received Signal Strength (RSS) and an RSS based location technique, such as Global Identity Enhanced Cell (ECGI) or STAMP, is used to obtain the first estimate of distance from the location of the mobile terminal.

Ventajosamente los estimadores minimizan el impacto del proceso del cálculo de la posición sobre la precisión resultante de la técnica de localización. Advantageously, the estimators minimize the impact of the position calculation process on the precision resulting from the location technique.

Los estimadores son estimadores estadísticos que pueden ser aplicados a una estimación de distancia del terminal móvil desde cada una de las estaciones de base y/o aplicados a una estimación mediante trilateración / triangulación de la posición real del terminal móvil, basándose en las distancias estimadas del terminal móvil desde la pluralidad de estaciones de base. Los estimadores se infieren preferiblemente teniendo en cuenta la naturaleza de los modelos de propagación de pérdida de ruta (como Hata y Cost231), del error introducido en la estimación de la distancia del terminal móvil a la estación de base así como del error introducido en el proceso de triangulación. The estimators are statistical estimators that can be applied to an estimate of the distance of the mobile terminal from each of the base stations and / or applied to an estimate by trilateration / triangulation of the real position of the mobile terminal, based on the estimated distances of the mobile terminal from the plurality of base stations. The estimators are preferably inferred taking into account the nature of the route loss propagation models (such as Hata and Cost231), the error introduced in the estimation of the distance from the mobile terminal to the base station as well as the error introduced in the triangulation process

Otros aspectos de la invención se refieren a un terminal de telecomunicaciones y a un elemento de red de comunicaciones, tal como una estación de base, configurados para implementar el aspecto de la invención, particularmente como se establece en las reivindicaciones adjuntas. Other aspects of the invention relate to a telecommunications terminal and a communications network element, such as a base station, configured to implement the aspect of the invention, particularly as set forth in the appended claims.

Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings

Se describirán ahora realizaciones de la invención con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales: Embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which:

la Figura 1 ilustra un diagrama esquemático de una red de telecomunicaciones en la cual puede ser implementada la invención; Figure 1 illustrates a schematic diagram of a telecommunications network in which the invention can be implemented;

la Figura 2 ilustra un diagrama de flujo de las etapas claves en un proceso de determinación de localización basado en la RSS; Figure 2 illustrates a flow chart of the key stages in a location determination process based on RSS;

la Figura 3 ilustra un gráfico que compara el error medio cuadrático de la distancia MT-BS para tres valores ?Rx de varianza diferentes (4 db, 8 db y 12 db) para tres estimadores diferentes de acuerdo con diferentes realizaciones de la invención; Figure 3 illustrates a graph comparing the mean quadratic error of the MT-BS distance for three different values? Rx of variance (4 db, 8 db and 12 db) for three different estimators according to different embodiments of the invention;

la Figura 4 ilustra un gráfico que compara el rendimiento de los estimadores de la RSS, de acuerdo con realizaciones de la invención, en una técnica de localización basada en la RSS; Figure 4 illustrates a graph comparing the performance of the RSS estimators, according to embodiments of the invention, in an RSS based location technique;

la Figura 5 ilustra un gráfico que compara el rendimiento de diferentes técnicas de localización basadas en la RSS que utilizan diferentes estimadores de acuerdo con diferentes realizaciones de la invención; Figure 5 illustrates a graph comparing the performance of different RSS-based location techniques that use different estimators according to different embodiments of the invention;

la Figura 6 ilustra un gráfico que compara el rendimiento para diferentes estimadores de acuerdo con las realizaciones de la invención tal como se utiliza en la técnica de STAMP. Figure 6 illustrates a graph comparing the performance for different estimators according to the embodiments of the invention as used in the STAMP technique.

la Figura 7 ilustra un gráfico que compara el rendimiento de diferentes estimadores de acuerdo con las realizaciones de la invención tal como se utilizan en la técnica de Rastreo del MT; y Figure 7 illustrates a graph comparing the performance of different estimators according to the embodiments of the invention as used in the MT Tracking technique; Y

la Figura 8 ilustra el rendimiento comparativo de CGI, CGI+TA y ECGI, STAMP y Rastreo del MT utilizando los estimadores calculados de acuerdo con una realización de la invención; Figure 8 illustrates the comparative performance of CGI, CGI + TA and ECGI, STAMP and MT Tracking using estimators calculated in accordance with an embodiment of the invention;

la Figura 9 se refiere a las realizaciones de la invención en las que se aplica filtrado de Kalman a los diferentes Figure 9 refers to the embodiments of the invention in which Kalman filtering is applied to the different

estimadores, e ilustra un gráfico que compara el factor de ganancia del filtro de Kalman estimators, and illustrates a graph comparing the gain factor of the Kalman filter

en función de la desviación estándar de la RSS ?Rx para un rendimiento teórico del Filtrado de Kalman de estado estacionario así como para una simulación real;  based on the standard deviation of the RSS? Rx for a theoretical performance of Kalman Filtering of steady state as well as for a real simulation;

la Figura 10 ilustra un Modelo de Cálculo de Posición de Terminal Móvil Equivalente mediante Filtrado de Kalman de la RSS (Opción A) de acuerdo con una realización de la invención; Figure 10 illustrates an Equivalent Mobile Terminal Position Calculation Model by RSS Kalman Filtering (Option A) according to an embodiment of the invention;

la Figura 11 ilustra un Modelo de Cálculo de Posición de Terminal Móvil Equivalente mediante Filtrado de Kalman de la Distancia MT-BS (Opción B) de acuerdo con una realización de la invención; Figure 11 illustrates an Equivalent Mobile Terminal Position Calculation Model by Kalman Filtration of Distance MT-BS (Option B) according to an embodiment of the invention;

la Figura 12 ilustra un Modelo de Cálculo de Posición de Terminal Móvil Equivalente mediante Filtrado de Kalman de las Coordenadas del MT (Opción C) de acuerdo con una realización de la invención; y Figure 12 illustrates an Equivalent Mobile Terminal Position Calculation Model by Kalman Filtering of the MT Coordinates (Option C) according to an embodiment of the invention; Y

la Figura 13 ilustra un gráfico de un rendimiento comparativo, de una simulación de los mejores estimadores del rendimiento para las realizaciones con Filtrado de Kalman de la invención y las realizaciones de la RSS Básica de la invención. Figure 13 illustrates a graph of a comparative performance, of a simulation of the best performance estimators for the Kalman Filtered embodiments of the invention and the Basic RSS embodiments of the invention.

Descripción detallada de las realizaciones de la invención Detailed description of the embodiments of the invention

Los elementos claves de una red de telecomunicaciones de telefonía móvil y su operación se describirán ahora brevemente con referencia a la Figura 1. The key elements of a mobile phone telecommunications network and its operation will now be briefly described with reference to Figure 1.

Cada celda corresponde a una estación de base (BS – Base Station, en inglés) respectiva de su red de telecomunicaciones celular o de telefonía móvil que recibe llamadas desde y finaliza llamadas en cualquier terminal móvil de esa celda mediante comunicación por radio inalámbrica en uno o ambos de los dominios de circuitos conmutados o paquetes conmutados. Tal terminal móvil de abonado o Equipo de Usuario (UE – User Equipment, en inglés) se muestra en 1. El terminal móvil puede ser cualquier dispositivo de comunicación portátil tal como un teléfono móvil de mano, un asistente digital personal (PDA – Personal Digital Assistant, en inglés) o un ordenador portátil de regazo equipado con una tarjeta de datos de red. Each cell corresponds to a respective base station (BS - Base Station, in English) of its cellular or mobile telecommunication network that receives calls from and ends calls in any mobile terminal of that cell through wireless radio communication in one or both of the domains of switched circuits or switched packets. Such a mobile subscriber terminal or User Equipment (UE) is shown in 1. The mobile terminal can be any portable communication device such as a handheld mobile phone, a personal digital assistant (PDA - Personal Digital Assistant, or a lap computer equipped with a network data card.

En una red de telecomunicaciones de telefonía móvil GSM, el subsistema de estación de base (BSS – Base Station Subsystem, en inglés) comprende las estaciones transceptoras de base (BTS – Base Transceiver Stations, en inglés) y el controlador de estación de base (BSC – Base Station Controller, en inglés). Un BSC puede controlar más de una BTS. Las BTSs y los BSCs comprenden la red de acceso por radio. In a GSM mobile phone telecommunications network, the base station subsystem (BSS) includes the base transceiver stations (BTS) and the base station controller ( BSC - Base Station Controller, in English). A BSC can control more than one BTS. BTSs and BSCs comprise the radio access network.

La presente invención se describirá en relación a una red de GSM, aunque resultará evidente que los conceptos de la invención pueden ser fácilmente aplicados a otras disposiciones de la red de telefonía móvil, incluyendo UMTS y SAE / LTE. The present invention will be described in relation to a GSM network, although it will be apparent that the concepts of the invention can be easily applied to other provisions of the mobile telephone network, including UMTS and SAE / LTE.

Convencionalmente, en una red de GSM, las estaciones de base están dispuestas en grupos y cada grupo de estaciones de base está controlado mediante un centro de conmutación de telefonía móvil (MSC – Mobile Switching Centre, en inglés), tal como el MSC 2 para las estaciones de base 3, 4 y 5. Como se muestra en la Figura 1, la red tiene otro MSC 6, que está controlando otras tres estaciones de base más 7, 8 y 9. En la práctica, la red incorporará muchos más MSCs y estaciones de base que las mostradas en la Figura 1. Las estaciones de base 3, 4, 5, 7, 8 y 9 tienen cada una de ellas una conexión dedicada (no compartida) a su MSC 2 ó MSC 6 – típicamente una conexión de cable. Esto impide que las velocidades de transmisión se reduzcan debido a la congestión provocada por otro tráfico. Conventionally, in a GSM network, the base stations are arranged in groups and each group of base stations is controlled by a mobile telephone switching center (MSC), such as the MSC 2 for base stations 3, 4 and 5. As shown in Figure 1, the network has another MSC 6, which is controlling three other base stations plus 7, 8 and 9. In practice, the network will incorporate many more MSCs and base stations than those shown in Figure 1. Base stations 3, 4, 5, 7, 8 and 9 each have a dedicated (not shared) connection to their MSC 2 or MSC 6 - typically a connection of cable. This prevents transmission speeds from being reduced due to congestion caused by other traffic.

Cada abonado a la red está provisto de una tarjeta inteligente o SIM que, cuando se asocia con el terminal móvil del usuario identifica al abonado a la red. La tarjeta SIM está pre-programada con un único número de identificación, la “Identidad de Abonado Móvil Internacional” (IMSI – International Mobile Subscriber Identity, en inglés), que no es visible en la tarjeta y no es generalmente conocido para el abonado. El abonado es emitido con un número conocido públicamente, es decir, el número de teléfono del abonado, por medio del cual se inician las llamadas al abonado por parte de los llamantes. Este número es el MSISDN. Each subscriber to the network is provided with a smart card or SIM which, when associated with the user's mobile terminal identifies the subscriber to the network. The SIM card is pre-programmed with a unique identification number, the "International Mobile Subscriber Identity" (IMSI), which is not visible on the card and is not generally known to the subscriber. The subscriber is issued with a publicly known number, that is, the subscriber's telephone number, through which calls to the subscriber are initiated by the callers. This number is the MSISDN.

La red de núcleo 12 incluye un registro de ubicación local (HLR – Home Location Register, en inglés) 10, el cual, para cada abonado de la red, almacena la IMSI y el correspondiente MSISDN junto con otros datos del abonado, tales como la actual o la última Área de Ubicación conocida del terminal móvil del abonado. The core network 12 includes a local location register (HLR) 10, which, for each subscriber of the network, stores the IMSI and the corresponding MSISDN together with other subscriber data, such as the current or the last known Location Area of the subscriber's mobile terminal.

Cuando un terminal móvil está en modo de reposo selecciona una celda para ser sincronizado con ella (la celda primaria) basándose en la potencia de la señal recibida más fuerte. Para conseguir esto, el terminal periódicamente monitoriza la potencia de la señal recibida desde la celda primaria y un conjunto de hasta seis celdas vecinas. A medida que el terminal se mueve, el conjunto de celdas monitorizadas así como la celda primaria pueden cambiar. When a mobile terminal is in standby mode, it selects a cell to be synchronized with it (the primary cell) based on the strength of the strongest received signal. To achieve this, the terminal periodically monitors the power of the signal received from the primary cell and a set of up to six neighboring cells. As the terminal moves, the set of monitored cells as well as the primary cell may change.

Siempre que un terminal móvil (que está en modo de reposo) selecciona una nueva celda primaria, detectará que pertenece a un Área de Ubicación diferente (a través de la Identidad de Área de Ubicación que cada celda está emitiendo) de la de su celda primaria seleccionada previamente. El terminal móvil enviará por lo tanto a continuación una solicitud de actualización de área de ubicación a la red de núcleo 12. Whenever a mobile terminal (which is in idle mode) selects a new primary cell, it will detect that it belongs to a different Location Area (through the Location Area Identity that each cell is emitting) from that of its primary cell previously selected. The mobile terminal will therefore send a location area update request to the core network 12 below.

Con estos antecedentes en mente, se describirán ahora implementaciones de las realizaciones de la invención, en relación con la situación de un abonado que está utilizando el terminal móvil 1 para iniciar un Servicio Basado en la Ubicación (LBS – Location Based Service, en inglés). With this background in mind, implementations of the embodiments of the invention will now be described, in relation to the situation of a subscriber who is using mobile terminal 1 to initiate a Location Based Service (LBS). .

Cuando un usuario desea utilizar el terminal móvil para iniciar un LBS, el terminal pasará del modo de reposo al modo activo o dedicado, y comenzará la fase de establecimiento para a sesión de LBS. Hay tres casos diferentes en los que la RSS puede ser aprovechada para soportar un servicio de LBS: When a user wishes to use the mobile terminal to initiate an LBS, the terminal will switch from standby mode to active or dedicated mode, and the establishment phase for the LBS session will begin. There are three different cases in which RSS can be used to support an LBS service:

(a) Caso Regular: En este caso el terminal en la fase de establecimiento de un LBS (es decir, estando en modo dedicado) mide la RSS de las celdas primaria y vecinas y sube esta información a la red. Dado que es terminal está en modo dedicado también puede proporcionar el parámetro Avance de Sincronización (TA – Timing Advance, en inglés) que se hace disponible tan pronto como un canal de (a) Regular Case: In this case the terminal in the phase of establishing an LBS (that is, being in dedicated mode) measures the RSS of the primary and neighboring cells and uploads this information to the network. Since the terminal is in dedicated mode, you can also provide the Synchronization Advance (TA) parameter that is made available as soon as a channel

5 comunicación está siendo ajustado para soportar la sesión. La red en este caso puede emplear la técnica de localización mediante “Identidad Global de Celda Mejorada “Enhanced Cell Global Identity, en inglés) para situar al terminal (es decir, aprovechar la información de la celda de servicio, el parámetro Avance de Sincronización y las mediciones de la RSS para llevar a cabo la localización del terminal). Alternativamente, pueden aplicarse otras técnicas de localización híbridas para aprovechar 5 communication is being adjusted to support the session. In this case, the network can use the location technique using “Enhanced Cell Global Identity” to position the terminal (that is, take advantage of the information in the service cell, the Synchronization Advance parameter and RSS measurements to carry out the location of the terminal). Alternatively, other hybrid location techniques can be applied to take advantage of

10 cualquier otro tipo de medición de la red de telefonía móvil u otra tecnología (por ejemplo GPS) combinada con la RSS medida y el Avance de Sincronización. 10 any other type of measurement of the mobile telephone network or other technology (eg GPS) combined with the measured RSS and the Synchronization Advance.

(b) Concepto de STAMP (Localización de Móvil Asistida por Terminal Estadístico – Statistical Terminal Assisted Mobile Positioning, en inglés): aunque el terminal 1 esté en modo de reposo estará midiendo periódicamente la RSS de sus celdas primaria y vecinas. Realiza esto midiendo y almacenando, (b) STAMP (Statistical Terminal Assisted Mobile Positioning Mobile Location) concept: even if terminal 1 is in idle mode, it will periodically measure the RSS of its primary and neighboring cells. Do this by measuring and storing,

15 típicamente en una lista con marcas de tiempo para un tamaño predeterminado, las mediciones de la RSS de su celda primaria así como de sus celdas vecinas. En la fase de establecimiento del LBS el terminal sube a la red la lista de las mediciones de RSS más recientes junto con una única medición del TA que fue realizada después de que el terminal entró en el modo dedicado. La red aprovecha la serie de mediciones de la RSS en el tiempo con el fin de inferir un conjunto de posiciones históricas 15 Typically in a list with timestamps for a predetermined size, the RSS measurements of your primary cell as well as your neighboring cells. In the LBS establishment phase the terminal uploads the list of the most recent RSS measurements to the network along with a single TA measurement that was made after the terminal entered the dedicated mode. The network takes advantage of the series of RSS measurements over time in order to infer a set of historical positions

20 del terminal para proporcionar una estimación de la posición real del terminal. A continuación mediante la aplicación del filtrado estadístico de las estimaciones de la posición del terminal resultantes la red puede proporcionar una estimación refinada y más precisa de la posición actual del terminal. Además pueden identificarse una gran variedad de técnicas híbridas en el caso de que el concepto de STAMP sea aprovechado dependiendo de los parámetros adicionales que pueden ser monitorizados bien en 20 of the terminal to provide an estimate of the actual position of the terminal. Then, by applying the statistical filtering of the resulting terminal position estimates, the network can provide a more accurate and refined estimate of the current terminal position. In addition, a wide variety of hybrid techniques can be identified if the STAMP concept is exploited depending on the additional parameters that can be well monitored in

25 modo de reposo o en el modo dedicado. 25 sleep mode or dedicated mode.

(c) Rastreo del Terminal Móvil (MT – Mobile Terminal, en inglés): Este concepto se refiere a una categoría específica de LBS en la cual tras el establecimiento de la sesión de LBS la red rastrea de manera continua la posición del terminal basándose en las mediciones de la RSS y del TA regulares llevadas a cabo por el terminal. En este caso cualquier técnica de ECGI puede ser aplicada o cualquier técnica (c) Mobile Terminal Tracking (MT - Mobile Terminal): This concept refers to a specific category of LBS in which after the establishment of the LBS session the network continuously tracks the position of the terminal based on the regular RSS and TA measurements carried out by the terminal. In this case any ECGI technique can be applied or any technique

30 híbrida que aproveche las mediciones de la RSS y del TA disponibles. 30 hybrid that takes advantage of the available RSS and TA measurements.

Debe considerarse que la expresión “estación de base” engloba tanto a macro estaciones de base estándar que soportan múltiples celdas, como también micro o pico celdas así como Puntos de Acceso como femto celdas. El número de celdas vecinas que son monitorizadas por el terminal móvil normalmente varía de una a seis, dependiendo de la ubicación y de la densidad de las celdas. En un entorno urbano, el número típico de celdas The expression “base station” should be considered to encompass both standard macro base stations that support multiple cells, as well as micro or peak cells as well as Access Points such as femto cells. The number of neighboring cells that are monitored by the mobile terminal usually varies from one to six, depending on the location and density of the cells. In an urban environment, the typical number of cells

35 vecinas visibles puede ser seis debido a la alta densidad de estaciones de base. Como las estaciones de base soportan una o más celdas (el número típico es tres en una red celular) el número de celdas vecinas monitorizadas corresponde a una a seis estaciones de base diferentes. 35 visible neighbors can be six due to the high density of base stations. Since the base stations support one or more cells (the typical number is three in a cellular network) the number of neighboring cells monitored corresponds to one to six different base stations.

Con referencia a la Figura 2, un proceso de calcular la ubicación del terminal móvil basado en un solo conjunto de mediciones de RSS implica las siguientes etapas: With reference to Figure 2, a process of calculating the location of the mobile terminal based on a single set of RSS measurements involves the following steps:

40 (a) Determinación de mediciones de la RSS (o mediciones de RSS y del Avance de Sincronización (TA – Timing Advance, en inglés) (etapa 21); 40 (a) Determination of RSS measurements (or RSS and Synchronization Advance (TA) measurements (step 21);

(b) Estimación de la distancia de Terminal Móvil a Estación de Base (MT-BS – Mobile Terminal-Base Station, en inglés), particularmente basándose en modos empíricos de pérdida de ruta como Hata o Cost231 (etapa 22); (b) Estimating the distance from Mobile Terminal to Base Station (MT-BS), particularly based on empirical route loss modes such as Hata or Cost231 (step 22);

45 (c) Trilateración / Triangulación de las distancias estimadas entre el Terminal Móvil y tres Estaciones de Base adyacentes diferentes (etapa 23); y 45 (c) Trilateration / Triangulation of the estimated distances between the Mobile Terminal and three different adjacent Base Stations (step 23); Y

(d) Determinación de las coordinadas de posición del terminal (etapa 24). (d) Determination of terminal position coordinates (step 24).

En las comunicaciones mediante telefonía móvil la RSS de una Estación de Base en una cierta ubicación es variable con el tiempo y consiste en dos factores principales, a saber: In mobile communications, the RSS of a Base Station in a certain location is variable over time and consists of two main factors, namely:

50 i) el lento desvanecimiento o medio local que se refiere a la pérdida de ruta y a la naturaleza del terreno. Este factor se caracteriza por un comportamiento Log-normal; y 50 i) the slow fading or local environment that refers to the loss of route and the nature of the terrain. This factor is characterized by a Log-normal behavior; Y

ii) el desvanecimiento a corto plazo o rápido que es provocado por los efectos de las múltiples rutas. ii) the short-term or rapid fading that is caused by the effects of multiple routes.

El desvanecimiento de Rayleigh o de Rician son los modelos relevantes para el desvanecimiento rápido, dependiendo de si hay una línea de visión o no, respectivamente. Rayleigh or Rician fade are the relevant models for rapid fade, depending on whether there is a line of sight or not, respectively.

De acuerdo con la operación del terminal móvil estándar, la RSS es medida periódicamente y promediada sobre un periodo de tiempo dado. En GSM se realizan mediciones cada 480 ms mientras se está en el modo dedicado y cada 2 – 5 s mientras se está en el modo de reposo. According to the operation of the standard mobile terminal, the RSS is measured periodically and averaged over a given period of time. In GSM, measurements are made every 480 ms while in dedicated mode and every 2 - 5 s while in standby mode.

Para terminales que se están moviendo, el desvanecimiento rápido puede ser suavizado promediando sobre 2T = 40 For terminals that are moving, rapid fading can be smoothed by averaging over 2T = 40

5 – 80 periodos de desvanecimiento. El componente de desvanecimiento lento resultante expresado en decibelios puede ser modelizado como una variable aleatoria Gausiana con una desviación estándar del orden de 8 db – 12 db. Para eliminar el impacto del desvanecimiento lento la señal debe ser promediada para periodos de tiempo más largos correspondientes a una distancia de cientos de longitudes de onda cubiertas por un terminal en movimiento (es decir, del orden de 100 m – 200 m para una operación en 900 MHz). En tal caso la señal promediada 5 - 80 fade periods. The resulting slow fading component expressed in decibels can be modeled as a Gaussian random variable with a standard deviation of the order of 8 db - 12 db. To eliminate the impact of slow fading the signal must be averaged for longer periods of time corresponding to a distance of hundreds of wavelengths covered by a moving terminal (i.e., on the order of 100 m - 200 m for an operation in 900 MHz) In that case the averaged signal

10 proporciona el llamado “componente medio” que corresponde a la RSS que es una función directa de la pérdida de ruta que ocurre debido a la distancia del MT desde la BS. Los modelos de pérdida de propagación de radio (por ejemplo Hata y cost231) pueden ser entonces aprovechados para estimar la distancia entre el MT y una BS. Estos modelos indican que la distancia MT-BS es una función no lineal de la RSS, un hecho que afecta en gran manera a la manera en la que se propagan los errores de RSS a la estimación de la localización del MT. 10 provides the so-called "middle component" corresponding to the RSS which is a direct function of the loss of route that occurs due to the distance of the MT from the BS. Radio propagation loss models (for example Hata and cost231) can then be used to estimate the distance between the MT and a BS. These models indicate that the MT-BS distance is a non-linear function of RSS, a fact that greatly affects the way in which RSS errors are propagated to the estimation of the location of the MT.

15 Las siguientes fórmulas ilustran los modelos Hata y Cost231: 15 The following formulas illustrate the Hata and Cost231 models:

Donde: Where:

--
Rx(i) es la RSS de la BS i en la ubicación del terminal móvil x en dbm, Rx (i) is the RSS of the BS i at the location of the mobile terminal x in dbm,

--
K(i) es la potencia de transmisión de la BS i en dbm, 20 -f(i) es la frecuencia del transmisor en MHz, K (i) is the transmission power of the BS i in dbm, 20 -f (i) is the frequency of the transmitter in MHz,

--
hbs(i) es la altura de la BS i en m, hbs (i) is the height of the BS i in m,

--
hmt es la altura del terminal móvil en m, hmt is the height of the mobile terminal in m,

--
d(i) es la distancia MT-BS i en km, d (i) is the distance MT-BS i in km,

--
c(hmt), ?(hmt) son funciones de entorno (por ejemplo, urbano, suburbano) dependiendo de la altura del c (hmt),? (hmt) are environment functions (for example, urban, suburban) depending on the height of the

25 terminal móvil y 25 mobile terminal and

--
c es una constante específica para un modelo que depende del entorno de propagación por radio. c is a specific constant for a model that depends on the radio propagation environment.

Estos modelos de predicción de pérdida de ruta proporcionan la RSS en función de la distancia del MT desde la BS. These route loss prediction models provide RSS based on the distance of the MT from the BS.

La estimación de la distancia entre el MT y la BS basada en la RSS se determina basándose en cálculos inversos de The estimate of the distance between the MT and the BS based on the RSS is determined based on inverse calculations of

los modelos de predicción de pérdida de ruta de propagación: The propagation path loss prediction models:

Donde:Where:

es la estimación resultante de la distancia entre el MT y la BS i,  is the resulting estimate of the distance between the MT and the BS i,

es la RSS medida en el MT de posición x. B(i): está definido en esta memoria como un parámetro para simplificar el análisis de las ecuaciones. 35 Para ilustrar el comportamiento estadístico del estimador proporcionado en la Ec. (2) consideramos lo siguiente: en el caso de que el modelo de predicción de pérdida de ruta esté adecuadamente calibrado para una región geográfica  is the RSS measured in the MT of position x. B (i): defined herein as a parameter to simplify the analysis of the equations. 35 To illustrate the statistical behavior of the estimator provided in Eq. (2) we consider the following: in the case that the route loss prediction model is properly calibrated for a geographic region

específica entonces podemos asumir que la RSS puede ser modelizada como una variable N aleatoria distribuida Gausiana / Normal. Basándose en la Ec. (2) puede concluirse que la distancia MT-BS estimada seguirá una distribución Log-normal (LN): specific then we can assume that the RSS can be modeled as a random N variable distributed Gaussian / Normal. Based on Eq. (2) it can be concluded that the estimated MT-BS distance will follow a Log-normal distribution (LN):

5 donde es la varianza de la distribución Gausiana de la RSS, 5 where is the variance of the Gaussian distribution of the RSS,

y Y

son el valor medio y la varianza de la distribución Log-normal respectivamente. Además,  are the average value and the variance of the Log-normal distribution  respectively. Further,

se define aquí como un parámetro para simplificar el análisis de las ecuaciones.  It is defined here as a parameter to simplify the analysis of the equations.

Debe observarse que la noción Rx(i) corresponde al valor de la RSS proporcionado por la Ec. (1) cuando se utiliza la distancia MT-BS d(i) real. La distribución proporcionada en la Ec (3) asume que el error del resto de los parámetros It should be noted that the notion Rx (i) corresponds to the value of the RSS provided by Eq. (1) when the actual MT-BS distance d (i) is used. The distribution provided in Eq (3) assumes that the error of the rest of the parameters

10 implicados en la Ec. (1) es despreciable en comparación con el error de la RSS. Además, las ecuaciones anteriores aplican para las antenas de celda omni direccionales. De la Ec. (2) el valor medio E, la varianza V y el Error Cuadrático Medio (MSE – Mean Squared Error, en inglés) de la distancia MT-BS pueden ser estimados: 10 involved in Eq. (1) is negligible compared to the RSS error. In addition, the above equations apply to omni directional cell antennas. From Eq. (2) the average value E, the variance V and the Mean Squared Error (MSE) of the MT-BS distance can be estimated:

De la Ec. (4), puesto que la varianza y el MSE no son iguales, la estimación de la distancia MT-BS proporcionada en 15 la Ec. (2) está desviada. Esta estimación no es por lo tanto probable que proporcione mucha mejora en la precisión de la estimación de la distancia. From Eq. (4), since the variance and the MSE are not equal, the estimate of the distance MT-BS provided in Eq. (2) is deviated. This estimate is therefore not likely to provide much improvement in the accuracy of the distance estimate.

Estimador de distancia no desviado Distance estimator not diverted

De acuerdo con una primera realización de la invención, a una distancia MT-BS d(i) dada, se ha obtenido un estimador de distancia no desviado, tal como proporciona la siguiente ecuación: According to a first embodiment of the invention, at a given MT-BS distance d (i), a non-deviated distance estimator has been obtained, as provided by the following equation:

Donde es el factor aplicado al estimador básico para conseguir el estimador de distancia MT-BS Where is the factor applied to the basic estimator to get the distance estimator MT-BS

no desviado y . En realidad el valor medio de la estimación de la distancia resulta: not diverted and. Actually the average value of the distance estimate is:

25 La varianza y el MSE en este caso son iguales (propiedad de los estimadores no desviados): 25 The variance and the MSE in this case are the same (property of non-deviant estimators):

Estimador de distancia de Error Cuadrático Medio (MSE) Mínimo Minimum Mean Square Error (MSE) distance estimator

De acuerdo con una segunda realización de la invención el estimador de la distancia MT-BS de MSE mínimo puede ser conseguido mediante la introducción de un factor c2(i) y la minimización de la siguiente función: According to a second embodiment of the invention, the minimum MSE MT-BS distance estimator can be achieved by introducing a c2 (i) factor and minimizing the following function:

La siguiente ecuación muestra que el MSE está optimizado para el siguiente valor de c2(i): The following equation shows that the MSE is optimized for the following value of c2 (i):

Para este estimador, el MSE, el valor medio E y la varianza V de la distancia MT-BS se expresan como sigue: For this estimator, the MSE, the average value E and the variance V of the distance MT-BS are expressed as follows:

La Figura 3 proporciona una comparación del error cuadrático medio de la distancia MT-BS para tres valores ?Rx diferentes (4 db, 8 db y 12 db) para los siguientes estimadores: Figure 3 provides a comparison of the mean square error of the MT-BS distance for three different? Rx values (4 db, 8 db and 12 db) for the following estimators:

10 (a) estimador básico (j = 0, Ec. (2)), 10 (a) basic estimator (j = 0, Ec. (2)),

(b) (b)
estimador no desviado (j = 1, Ec. (5) primera realización) y non-deviant estimator (j = 1, Ec. (5) first embodiment) and

(c) (C)
estimador de MSE mínimo (j = 2, Ec. (9) segunda realización). minimum MSE estimator (j = 2, Ec. (9) second embodiment).

El índice “j” ha sido asignado arbitrariamente para asistir en la identificación de estimadores en fórmulas subsiguientes. Como puede verse en la Figura 3, incluso aunque el error aumente con los crecientes valores de la The index "j" has been arbitrarily assigned to assist in the identification of estimators in subsequent formulas. As can be seen in Figure 3, even if the error increases with the increasing values of the

15 desviación estándar de la RSS ?Rx, el estimador no desviado y el estimador de MSE mínimo, en particular, proporcionan una significativa mejora en el error de estimación de la distancia especialmente para valores de ?Rx elevados. 15 standard deviation of the RSS? Rx, the non-deviant estimator and the minimum MSE estimator, in particular, provide a significant improvement in the distance estimation error especially for high? Rx values.

Como puede verse en la Figura 2, la determinación de la distancia es un componente de la técnica de localización de terminal basada en la RSS, siendo otro componente la trilateración / triangulación. Por lo tanto, esta es otra área As can be seen in Figure 2, distance determination is a component of the RSS-based terminal location technique, with another component being trilateration / triangulation. Therefore, this is another area

20 en la que los cálculos de los estimadores de distancia pueden ser refinados para reducir el error en la estimación de la posición. 20 in which the calculations of the distance estimators can be refined to reduce the error in the estimation of the position.

Análisis del error de triangulación Triangulation Error Analysis

En este aspecto, la triangulación es un método geométrico que utiliza distancias estimadas entre el MT y tres BSs diferentes para proporcionar la posición del MT. La trilateración es una técnica relacionada que, además de la In this aspect, triangulation is a geometric method that uses estimated distances between the MT and three different BSs to provide the position of the MT. Trilateration is a related technique that, in addition to the

25 posición del MT, puede determinar la velocidad y elevación del MT. 25 MT position, you can determine the speed and elevation of the MT.

La triangulación se expresa mediante las siguientes ecuaciones: Triangulation is expressed by the following equations:

Donde (x, y) son las coordenadas de posición del terminal móvil y (xi, yi) i = 1, 2, 3 son las coordenadas de las estaciones de base (típicamente se requieren 3 para los cálculos de triangulación). Restando la 3ª ecuación (i = 3) 30 de la 1ª (i = 1) y la 2ª (i = 2) de la 1ª (i = 1) obtenemos: Where (x, y) are the position coordinates of the mobile terminal and (xi, yi) i = 1, 2, 3 are the coordinates of the base stations (typically 3 are required for triangulation calculations). Subtracting the 3rd equation (i = 3) 30 from the 1st (i = 1) and the 2nd (i = 2) from the 1st (i = 1) we get:

De la ec. (12) es factible estimar la posición del terminal (x, y) como sigue: La Ec. (13), por simplicidad, puede escribirse también como: From ec. (12) it is feasible to estimate the position of the terminal (x, y) as follows: Eq. (13), for simplicity, can also be written as:

Donde ?z y az(i), i = 1, 2, 3, z = x, y puede ser directamente inferida de la Ec. (13) y D es proporcionada por la siguiente ecuación: Where? Z and az (i), i = 1, 2, 3, z = x, and can be directly inferred from Eq. (13) and D is provided by the following equation:

La Ec. (15) indica que D es igual a 4 veces el área del triángulo definido por las tres BSs. Resulta claro que a menos que las tres BSs estén en la misma línea tenemos D ? 0, lo que lleva a una única solución en el problema de triangulación descrito por la Ec. (14). Debe observarse que esta propiedad aplica para cualquier conjunto de Eq. (15) indicates that D is equal to 4 times the area of the triangle defined by the three BSs. It is clear that unless all three BSs are on the same line do we have D? 0, which leads to a single solution in the triangulation problem described by Eq. (14). It should be noted that this property applies to any set of

10 distancias d(i) i = 1, 2, 3 incluso si hay error en su estimación. Por lo tanto el empleo de este planteamiento es aplicable a la localización basada en la RSS y en la ECGI, donde las distancias estimadas entre el MT y las tres BSs definitivamente contienen error. 10 distances d (i) i = 1, 2, 3 even if there is an error in your estimate. Therefore the use of this approach is applicable to location based on RSS and ECGI, where the estimated distances between the MT and the three BSs definitely contain error.

El error de la posición del MT tal como se estima mediante triangulación es proporcionado por la siguiente ecuación: The error of the position of the MT as estimated by triangulation is provided by the following equation:

15 Donde j es el índice del estimador de la distancia (es decir, j = 0 corresponde a un estimador de distancia básico (Ec. 2)). 15 Where j is the index of the distance estimator (that is, j = 0 corresponds to a basic distance estimator (Eq. 2)).

Asumiendo un conjunto dado de distancias entre el MT y las tres BSs diferentes d(i) (i = 1, 2, 3), el valor medio E y la Assuming a given set of distances between the MT and the three different BSs d (i) (i = 1, 2, 3), the average value E and the

varianza V de las coordenadas del MT estimadas son los siguientes (asumiendo que las variables aleatorias , i = 1, 2, 3 son independientes): Variance V of the estimated MT coordinates are the following (assuming that the random variables, i = 1, 2, 3 are independent):

Y el MSE en la estimación de las coordenadas del terminal será (z = x, y y j = 0, 1, 2): And the MSE in the estimation of the terminal coordinates will be (z = x, y y j = 0, 1, 2):

Estimador de Coordenadas del terminal no desviado Terminal Coordinator Estimator not diverted

De acuerdo con una tercera realización de la invención, se proporciona un estimador de la posición de un terminal 25 móvil (MT – Mobile Terminal, en inglés), que se basa en los cálculos del proceso de trilateración / triangulación. Este estimador se define para satisfacer la siguiente condición: According to a third embodiment of the invention, an estimator of the position of a mobile terminal (MT) is provided, which is based on calculations of the trilateration / triangulation process. This estimator is defined to satisfy the following condition:

Donde z (z = x, y) es las coordenadas de posición del MT (2 dimensiones) y corresponde a las coordenadas de posición del MT estimadas basadas en el estimador 3. Where z (z = x, y) is the position coordinates of the MT (2 dimensions) and corresponds to the estimated MT position coordinates based on estimator 3.

Para conseguir una estimación no desviada de las coordenadas de posición del MT (x, y), se introduce el siguiente estimador de distancia de MT-BS no desviado: In order to obtain a non-deviated estimate of the position coordinates of the MT (x, y), the following non-deviated MT-BS distance estimator is introduced:

El valor medio E, la varianza V y el MSE de la estimación de coordenadas del MT tras la triangulación resulta: The average value E, the variance V and the MSE of the MT coordinate estimation after triangulation results:

Como es de esperar el MSE es igual a la varianza en este caso debido a la naturaleza no desviada del estimador. As expected, the MSE is equal to the variance in this case due to the non-deviated nature of the estimator.

10 Estimador de MSE de coordenadas del terminal 10 Terminal coordinate MSE estimator

De acuerdo con una cuarta realización de la invención, se proporciona un estimador de MSE por debajo del óptimo de la posición del terminal móvil (MT – Mobile Terminal, en inglés), que se basa en el resultado del proceso de triangulación, utilizando un estimador de distancia apropiado. According to a fourth embodiment of the invention, an MSE estimator is provided below the optimum of the mobile terminal position (MT), which is based on the result of the triangulation process, using an estimator of appropriate distance.

Un estimador por debajo del óptimo se basa en la Ec. (18), donde el MSE de la estimación de las coordenadas del 15 MT se reduce minimizando las siguientes cantidades: An estimator below the optimum is based on Eq. (18), where the MSE of the 15 MT coordinate estimate is reduced by minimizing the following quantities:

Basándose en la Ec. (18), la minimización de las cantidades de la Ec. (21) tiene lugar cuando se aplica el estimador siguiente: Based on Eq. (18), the minimization of the amounts of Eq. (21) takes place when the following estimator is applied:

20 En este caso, el valor medio y la varianza de las coordenadas del terminal estimadas serán: 20 In this case, the average value and variance of the estimated terminal coordinates will be:

Y el MSE resultante será: And the resulting MSE will be:

El estimador en la Ec. (22) está por debajo del óptimo para minimizar óptimamente el MSE de las coordenadas del 25 MT; aplicará el siguiente conjunto de ecuaciones simultáneas: The estimator in Eq. (22) is below the optimum to optimally minimize the MSE of the 25 MT coordinates; apply the following set of simultaneous equations:

No obstante, la solución resultante para cj(i) conduce a una función de las distancias d(i) de MT-BS reales para las cuales los parámetros no son conocidos, de manera que la Ec. 21 no es una solución práctica. However, the resulting solution for cj (i) leads to a function of the distances d (i) of real MT-BS for which the parameters are not known, so that Eq. 21 is not a practical solution.

Error de estimación de posición de terminal Terminal position estimation error

Para ilustrar la efectividad del estimador de coordenadas del terminal no desviado, el error en la estimación de la posición del terminal será analizado basándose en el error introducido en la estimación de las coordenadas del terminal mediante el método de triangulación utilizando este estimador. En este aspecto, el error basado en la posición del terminal puede ser estimado como: To illustrate the effectiveness of the non-deviated terminal coordinate estimator, the error in the estimation of the terminal position will be analyzed based on the error introduced in the estimation of the terminal coordinates using the triangulation method using this estimator. In this aspect, the error based on the position of the terminal can be estimated as:

10 Como no puede inferirse ninguna distribución obvia para el parámetro anterior se considera una aproximación mediante la siguiente distribución de Rice: 10 Since no obvious distribution can be inferred for the previous parameter, it is considered an approximation through the following Rice distribution:

La aproximación anterior se basa en las siguientes asunciones: se asume que son variables aleatorias independientes con distribución Gausiana con valores medios The previous approach is based on the following assumptions: it is assumed that they are independent random variables with Gaussian distribution with average values

respectivamente y varianza común 15de . El valor medio y la varianza del error de localización del MT pueden por lo tanto ser aproximados como sigue:  respectively and common variance 15de. The mean value and variance of the MT location error can therefore be approximate as follows:

El parámetro ue(j) es proporcionado por la siguiente ecuación: The ue (j) parameter is provided by the following equation:

20 Para estimar ue(j) para una ubicación del MT dada (por ejemplo las distancias d(i), i = 1, 2, 3 dadas), la Ec (16) puede ser aprovechada, lo que define el error de la posición del MT como estimado mediante triangulación. Por lo 20 To estimate ue (j) for a given MT location (for example distances d (i), i = 1, 2, 3 given), Ec (16) can be exploited, which defines the position error MT as estimated by triangulation. For the

que respecta al parámetro , puesto que la asunción de varianza común para y that concerns the parameter, since the assumption of common variance for and

no es válida se aplica la siguiente aproximación a partir de la definición de la varianza del error y de las Ecs. (26), (28):  Invalid, the following approximation is applied based on the definition of the variance of the error and the Ecs. (26), (28):

25 De las Ecs.(28), (29), (30) obtenemos: 25 From Eqs. (28), (29), (30) we obtain:

Los parámetros Parameters

y Y

para una posición del MT dada son proporcionados por la Ec. (17) como: for a given MT position they are provided by Eq. (17) as:

La aplicación del estimador de coordenadas del MT no desviado (j = 3, véase también la ec. (19)) conduce a un valor The application of the MT coordinate coordinate estimator (j = 3, see also Eq. (19)) leads to a value

medio de cero tanto para zero mean both for

como para . En este caso ue(j) resulta también cero y la distribución del error de localización del MT puede ser aproximada mediante una distribución de Rayleigh. as for. In this case, ue (j) is also zero and the distribution of the MT location error can be approximated by a Rayleigh distribution.

Para ilustrar la efectividad de los estimadores, se ha desarrollado un modelo de simulación. El modelo consideraba un área geográfica con un conjunto de estaciones de base que soportan cada una tres celdas, correspondiendo cada celda a un sector de 120 grados de igual radio. Durante la simulación la posición del terminal móvil fue estimada aleatoriamente a partir del modelo Hata. Se añadió entonces un ruido blanco Gaussiano con varianza To illustrate the effectiveness of the estimators, a simulation model has been developed. The model considered a geographical area with a set of base stations that each support three cells, each cell corresponding to a sector of 120 degrees of equal radius. During the simulation the position of the mobile terminal was randomly estimated from the Hata model. A white Gaussian noise with variance was then added

a la RSS resultante y el proceso de estimación de coordenadas del terminal móvil sufrido, utilizando el estimador de base (j = 0), el estimador no desviado (j = 1) y el estimador de MSE mínimo (j = 2). to the resulting RSS and the coordinate estimation process of the mobile terminal suffered, using the base estimator (j = 0), the non-deviated estimator (j = 1) and the minimum MSE estimator (j = 2).

La posición estimada del terminal que fue obtenida se comparó entonces con la posición del terminal real para determinar el error de localización (Ec. (26)). En este aspecto, la Figura 4 proporciona el error medio resultante de la estimación de la posición del terminal móvil utilizando los diferentes estimadores presentados en este documento (j = 0, 1, 2, 3, 4) para una variedad de ?Rx (4 db, 8 db y 12 db) y para un radio de celda de 1500 m. Para resumir los estimadores mostrados en la Figura 4: The estimated position of the terminal that was obtained was then compared with the position of the actual terminal to determine the location error (Eq. (26)). In this aspect, Figure 4 provides the average error resulting from the estimation of the position of the mobile terminal using the different estimators presented in this document (j = 0, 1, 2, 3, 4) for a variety of? Rx (4 db, 8 db and 12 db) and for a cell radius of 1500 m. To summarize the estimators shown in Figure 4:

El estimador 0 ( j = 0) es el estimador de distancia desviado básico de la Ec. 2;  The estimator 0 (j = 0) is the basic deviated distance estimator of Eq. 2;

El estimador 1 ( j = 1) es el estimador de distancia no desviado de la Ec. 5;  The estimator 1 (j = 1) is the distance estimator not diverted from Eq. 5;

El estimador 2 ( j = 2) es el estimador de distancia del MSE Mínimo de la Ec. 9;  The estimator 2 (j = 2) is the distance estimator of the Minimum MSE of Eq. 9;

El estimador 3 ( j = 3) es el estimador de coordenadas del terminal no desviado de la Ec. 19; y  The estimator 3 (j = 3) is the coordinate estimator of the non-deviated terminal of Eq. 19; Y

El estimador 4 ( j = 4) es el estimador del MSE de coordenadas del terminal por debajo del óptimo de la Ec.  The estimator 4 (j = 4) is the estimator of the MSE of terminal coordinates below the optimum of Eq.

22. 22

La Figura 4 indica que el estimador del MSE de coordenadas del MT por debajo del óptimo (j = 4) proporciona la mejor precisión. También, el estimador del MSE de distancia mínima (j = 2) se comporta mejor que el estimador de coordenadas del MT no desviado (j = 3). Resulta claro a partir de la Figura 4 que se consigue una significativa ventaja mediante los estimadores de la presente invención, específicamente para valores elevados de la desviación estándar de la RSS (?Rx). No obstante, incluso el estimador de mejor rendimiento (j = 4) lleva a una precisión del orden de 500 m. Figure 4 indicates that the MSE estimator of MT coordinates below the optimum (j = 4) provides the best accuracy. Also, the minimum distance MSE estimator (j = 2) behaves better than the non-deviated MT coordinate estimator (j = 3). It is clear from Figure 4 that a significant advantage is achieved by the estimators of the present invention, specifically for high values of the standard deviation of the RSS (? Rx). However, even the best performance estimator (j = 4) leads to an accuracy of the order of 500 m.

Con el fin de mostrar la aplicabilidad de estos estimadores para la localización basada en la RSS se han analizado un conjunto de técnicas alternativas, a saber: CGI (Identidad Global de Celda – Cell global Identity, en inglés), CGI+TA y ECGI. In order to show the applicability of these estimators for RSS-based localization, a set of alternative techniques have been analyzed, namely: CGI (Global Cell Identity), CGI + TA and ECGI.

De acuerdo con la técnica de la CGI sólo se tiene en cuenta la Identidad de Celda así que se ha asumido que el MT está situado en el centroide de la cobertura de la celda. According to the CGI technique, only the Cell Identity is taken into account, so it has been assumed that the MT is located at the centroid of the cell coverage.

En la técnica de CGI+TA la distancia entre el MT y la BS se estima basándose en el parámetro de Avance de Sincronización. De acuerdo con las especificaciones del GSM, el parámetro Avance de Sincronización es un entero con un intervalo de 0 a 63 y permite al MT mientras esté en modo dedicado estimar la correcta sincronización de la transmisión hacia la BS. Una unidad de Avance de Sincronización corresponde a una distancia de aproximadamente 550 m. Por lo tanto, para esta técnica hemos asumido que el Avance de Sincronización corresponde al retardo exclusivamente provocado por la distancia MT-BS de manera que la distancia es aproximada mediante la ecuación siguiente: In the CGI + TA technique the distance between the MT and the BS is estimated based on the Synchronization Advance parameter. According to the GSM specifications, the Synchronization Advance parameter is an integer with a range from 0 to 63 and allows the MT while in dedicated mode to estimate the correct synchronization of the transmission to the BS. A Synchronization Advance unit corresponds to a distance of approximately 550 m. Therefore, for this technique we have assumed that the Synchronization Advance corresponds to the delay exclusively caused by the MT-BS distance so that the distance is approximated by the following equation:

Por lo tanto, en la técnica de CGI+TA se ha asumido que la posición del MT está a una distancia dTA y en un ángulo idéntico al azimut de la antena de la celda. Therefore, in the CGI + TA technique it has been assumed that the position of the MT is at a distance dTA and at an angle identical to the azimuth of the cell antenna.

En ECGI, la distancia desde la BS de la celda primaria se estima también basándose en el Avance de Sincronización de acuerdo con la Ec. (33). A continuación basándose en la RSS la distancia desde otras dos BSs se estima y se aplica triangulación. Por lo tanto, el análisis para los estimadores de distancia MT-BS basados en la RSS aplica también a la técnica de ECGI. In ECGI, the distance from the BS of the primary cell is also estimated based on the Synchronization Advance according to Eq. (33). Then, based on the RSS, the distance from two other BSs is estimated and triangulation is applied. Therefore, the analysis for RSS-based MT-BS distance estimators also applies to the ECGI technique.

La precisión de estas técnicas, a saber, CGI, CGI+TA, basadas en RSS y ECGI se compara en la Figura 5 para ?Rx = 8 dB. Las técnicas basadas en la RSS (es decir, RSS y ECGI) se proporcionan para los estimadores básico y el de mejor rendimiento (j = 0 y j = 4 respectivamente). La Figura 5 indica que las técnicas de RSS y ECGI que utilizan el estimador desviado básico proporcionan menos precisión que las técnicas más simples de CGI y CGI+TA. El estimador básico no es por lo tanto un planteamiento comercialmente atractivo. El mejor estimador de rendimiento (j =4) mejora significativamente el rendimiento de la localización basada tanto en la RSS como en la ECGI; no obstante, la precisión resultante es todavía del orden de la precisión proporcionada por CGI y CGI+TA respectivamente. En este contexto, el interés comercial para aplicar localización basada en RSS o en ECGI es bastante cuestionable. The accuracy of these techniques, namely CGI, CGI + TA, based on RSS and ECGI is compared in Figure 5 for? Rx = 8 dB. RSS-based techniques (ie, RSS and ECGI) are provided for basic and best-performing estimators (j = 0 and j = 4 respectively). Figure 5 indicates that the RSS and ECGI techniques that use the basic deviant estimator provide less precision than the simplest CGI and CGI + TA techniques. The basic estimator is therefore not a commercially attractive approach. The best performance estimator (j = 4) significantly improves location performance based on both RSS and ECGI; however, the resulting precision is still of the order of precision provided by CGI and CGI + TA respectively. In this context, the commercial interest to apply location based on RSS or ECGI is quite questionable.

Por lo tanto, de acuerdo con otra realización de la invención, los estimadores se utilizan en la técnica de STAMP descrita en el documento GB2416461. En este aspecto, esta técnica recoge una serie en el tiempo de mediciones de la RSS mientras que el MT está en modo de reposo. El proceso de estimación de la posición del terminal de acuerdo con la técnica de STAMP en este ejemplo es llevado a cabo aplicando un filtro de Kalman adaptativo a las coordenadas de posición del terminal estimadas (es decir, la salida del proceso de la Figura 2). La principal asunción requerida por el filtro de Kalman en este caso, es que la diferencia entre las coordenadas estimadas y reales del terminal sigue una distribución normal cero. Como se muestra en el análisis de la sección previa del documento esta asunción puede ser aproximada utilizando el estimador de distancia MT-BS que conduce a una estimación no desviada de las coordenadas del terminal (véase la Ec. (19)). Therefore, according to another embodiment of the invention, the estimators are used in the STAMP technique described in GB2416461. In this aspect, this technique collects a series of RSS measurements while the MT is in standby mode. The process of estimating the position of the terminal according to the STAMP technique in this example is carried out by applying an adaptive Kalman filter to the estimated terminal position coordinates (ie, the process output of Figure 2) . The main assumption required by the Kalman filter in this case is that the difference between the estimated and actual coordinates of the terminal follows a normal zero distribution. As shown in the analysis of the previous section of the document, this assumption can be approximated using the MT-BS distance estimator that leads to a non-deviated estimate of the terminal coordinates (see Eq. (19)).

La Figura 6 representa el rendimiento de la técnica del STAMP para los cinco estimadores diferentes (j = 0 a 5). Este gráfico muestra que el estimador 3 (es decir, el estimador de coordenadas del MT no desviado) es el que se comporta mejor, con un error de localización medio del orden de 200 m (c.f. la Figura 4, donde el error de localización medio para el mejor estimador de la localización basada en la RSS fue del orden de 550 m). Figure 6 represents the performance of the STAMP technique for the five different estimators (j = 0 to 5). This graph shows that estimator 3 (that is, the coordinate estimator of the non-deviated MT) is the one that behaves best, with an average location error of the order of 200 m (see Figure 4, where the average location error for the best estimator of the location based on the RSS it was of the order of 550 m).

La Figura 7 ilustra un gráfico que muestra el rendimiento de la técnica de Rastreo del MT para cada uno de los estimadores j = 1 a 4. Como se ha descrito anteriormente, el Rastreo del MT es una técnica en la cual tras la fase de establecimiento de una sesión de LBS la red monitoriza constantemente la posición del Terminal Móvil, aprovechando las mediciones regulares de la RSS y del TA. Por lo tanto, en comparación con la técnica de STAMP en el Rastreo del MT las mediciones de la RSS son más frecuentes (cada 480 ms en GSM) y el parámetro TA está siempre disponible (puesto que el terminal está en modo dedicado). Figure 7 illustrates a graph showing the performance of the MT Tracking technique for each of the estimators j = 1 to 4. As described above, the MT Tracking is a technique in which after the establishment phase In an LBS session, the network constantly monitors the position of the Mobile Terminal, taking advantage of regular RSS and TA measurements. Therefore, compared to the STAMP technique in MT Tracking, RSS measurements are more frequent (every 480 ms in GSM) and the TA parameter is always available (since the terminal is in dedicated mode).

La Figura 8 proporciona una comparación global de las diferentes técnicas, mostrando la diferencia global entre el planteamiento que se comporta peor (es decir, la localización basada en RSS utilizando el Estimador 0) y las técnicas que se comportan mejor, STAMP y Rastreo del MT utilizando el Estimador 3. Figure 8 provides a global comparison of the different techniques, showing the overall difference between the approach that behaves worse (i.e., RSS-based location using Estimator 0) and the techniques that behave better, STAMP and MT Tracking using Estimator 3.

Más específicamente, la Figura 8 proporciona una comparación entre la precisión proporcionada por la localización basada en la RSS (Estimador 1), CGI, CGI+TA, ECGI (Estimador 4), STAMP (Estimador 0 y 3) y el Rastreo del MT. Como puede verse en esta figura, el rendimiento del STAMP no optimizado (es decir, con Estimador 0) plantea el método de la CGI a pesar del hecho de que proporciona significativas mejoras de la localización basada en RSS básica. More specifically, Figure 8 provides a comparison between the accuracy provided by location based on RSS (Estimator 1), CGI, CGI + TA, ECGI (Estimator 4), STAMP (Estimator 0 and 3) and MT Tracking. As can be seen in this figure, the performance of the non-optimized STAMP (that is, with Estimator 0) raises the CGI method despite the fact that it provides significant location improvements based on basic RSS.

El STAMP optimizado (es decir, cuando se aprovecha el estimador de coordenadas del MT no desviado j = 3) claramente se comporta mejor que las técnicas de CGI, CGI+TA y ECGI. Además la precisión de la localización del MT resultante para este STAMP optimizado está en el intervalo de 100 m – 200 m incluso para valores de radio de celda elevados (Figura 8) y también para valores de desviación estándar de la RSS elevados (Figura 6). El rendimiento de la técnica de STAMP corresponde a una mejora de aproximadamente el 50% de la precisión en comparación con las técnicas de CGI, CGI+TA y ECGI. The optimized STAMP (that is, when taking advantage of the non-deviated MT coordinate estimator j = 3) clearly behaves better than the CGI, CGI + TA and ECGI techniques. In addition, the location accuracy of the resulting MT for this optimized STAMP is in the range of 100 m - 200 m even for high cell radius values (Figure 8) and also for high standard RSS deviation values (Figure 6) . The performance of the STAMP technique corresponds to an improvement of approximately 50% accuracy compared to the CGI, CGI + TA and ECGI techniques.

Esto permite que los estimadores optimizados utilizados junto con técnicas como STAMP puedan proporcionar resultados ventajosos, y de acuerdo con esto es probable que sean muy prometedores en términos de explotación comercial. STAMP es una técnica particularmente ventajosa, puesto que puede ser implementada únicamente utilizando modificaciones de software, lo que reduce los costes de despliegue. This allows optimized estimators used in conjunction with techniques such as STAMP to provide advantageous results, and according to this they are likely to be very promising in terms of commercial exploitation. STAMP is a particularly advantageous technique, since it can only be implemented using software modifications, which reduces deployment costs.

La precisión del Rastreo del MT basado en el estimador 3 (es decir, que utiliza el estimador 3 para estimar las distancias entre el MT y las BSs segunda y tercera y el Área de Rastreo (TA – Tracking Area, en inglés) conocida para la estimación de la distancia desde la primera BS) es mayor que la STAMP optimizada por dos razones principales: The accuracy of the MT Tracking based on estimator 3 (that is, using estimator 3 to estimate the distances between the MT and the second and third BSs and the Tracking Area (TA) known for the distance estimation from the first BS) is greater than the optimized STAMP for two main reasons:

(a) (to)
el aprovechamiento del TA que es nuestro modelo de simulación se considera siempre correcto (algo que no siempre es cierto en redes reales) y the use of the TA that is our simulation model is always considered correct (something that is not always true in real networks) and

(b) (b)
el periodo de muestreo más corto aplicado al rastreo del MT (480 ms para una sesión activa en GSM en comparación con 2 – 5 s durante el modo de operación en reposo del MT). the shortest sampling period applied to MT tracking (480 ms for an active session in GSM compared to 2 - 5 s during the MT standby mode).

Sobre todo, la Figura 8 muestra los beneficios empíricos que se pueden conseguir mediante los estimadores de la presente invención, particularmente cuando se combinan con técnicas de determinación de posición existentes, tales como STAMP y rastreo del MT. Above all, Figure 8 shows the empirical benefits that can be achieved by the estimators of the present invention, particularly when combined with existing position determination techniques, such as STAMP and MT tracking.

Aunque el análisis proporcionado en el modelo de simulación ha utilizado algunas asunciones que no son completamente aplicables en una red real (por ejemplo, antenas omni direccionales), se considera no obstante que el modelo es una buena indicación de la precisión teórica que puede ser conseguida mediante la localización basada en la RSS. Although the analysis provided in the simulation model has used some assumptions that are not fully applicable in a real network (for example, omni directional antennas), it is considered however that the model is a good indication of the theoretical accuracy that can be achieved by location based on RSS.

Los estimadores de estas realizaciones de la presente invención han sido inferidos, teniendo en cuenta la naturaleza de los modelos de propagación de pérdida de ruta (como Hata y Cost231) y también el error introducido en la estimación de la distancia MT-BS así como el error introducido en el proceso de triangulación. Ventajosamente los estimadores se han mostrado, a través de las figuras 6 a 8, para minimizar el impacto del proceso de cálculo de posición en la precisión resultante. Los resultados indican una mejora muy significativa en la localización basada en la RSS cuando se aplica a un único conjunto de mediciones de RSS. The estimators of these embodiments of the present invention have been inferred, taking into account the nature of the path loss propagation models (such as Hata and Cost231) and also the error introduced in the estimation of the MT-BS distance as well as the error introduced in the triangulation process. Advantageously, the estimators have been shown, through Figures 6 to 8, to minimize the impact of the position calculation process on the resulting precision. The results indicate a very significant improvement in RSS-based location when applied to a single set of RSS measurements.

De acuerdo con otra mejora de estas realizaciones de la invención, el filtrado estadístico, idealmente filtrado de Kalman o un filtro recursivo equivalente, se aplica a las mediciones / estimaciones utilizadas e inferidas en las técnicas de estimación de posición utilizando estimadores, con el fin de mejorar su precisión. In accordance with another improvement of these embodiments of the invention, statistical filtering, ideally Kalman filtering or an equivalent recursive filter, is applied to the measurements / estimates used and inferred in position estimation techniques using estimators, in order to Improve your accuracy.

Más específicamente, en las siguientes localizaciones de la invención, las mediciones / estimaciones en la estimación de la posición del terminal al cual será aplicado el filtrado de Kalman incluyen las mediciones de la RSS, la estimación de la distancia MT-BS y la estimación de la trilateración.More specifically, in the following locations of the invention, the measurements / estimates in the estimation of the terminal position to which the Kalman filtering will be applied include the RSS measurements, the MT-BS distance estimation and the estimation of the trilateration

Las realizaciones que se van a describir a continuación inferirán la serie de tiempos de las mediciones de la RSS utilizando STAMP y Rastreo del MT, que son las técnicas de determinación de posición que se comportan mejor a partir del análisis anterior.  The embodiments to be described below will infer the time series of the RSS measurements using STAMP and MT Tracking, which are the position determination techniques that behave better from the previous analysis.

En estas realizaciones de la invención, se utilizará la siguiente función de filtrado de Kalman, la cual asume que el verdadero estado X en el tiempo k ha evolucionado desde el estado en (k – 1): In these embodiments of the invention, the following Kalman filtering function will be used, which assumes that the true state X in time k has evolved from the state in (k-1):

Donde: ? es el modelo de transición de estado aplicado al estado previo Xk-1; ? es el modelo de entrada de control que se aplica al vector de control Wk; Yk es una medición (u observación) en el tiempo k del estado Xk verdadero; M es el modelo de observación que mapea el espacio de estado verdadero en el espacio observado; y Uk es un vector aleatorio que representa el ruido de la medición. Where: ? it is the state transition model applied to the previous state Xk-1; ? it is the control input model that is applied to the control vector Wk; Yk is a measurement (or observation) in time k of the true Xk state; M is the observation model that maps the true state space into the observed space; and Uk is a random vector that represents the measurement noise.

Los vectores Xk e Yk pueden representarse como: The vectors Xk and Yk can be represented as:

donde N es igual al número de estaciones de base para las cuales se han inferido mediciones de la RSS. where N is equal to the number of base stations for which RSS measurements have been inferred.

Los parámetros definidos en los vectores de la Ec. (35) difieren dependiendo de la medición / estimación a la cual se ha aplicado el filtro de Kalman. Por ejemplo, para: The parameters defined in the vectors of Eq. (35) differ depending on the measurement / estimate to which the Kalman filter has been applied. For example, to:

(a) filtrado de Kalman de la RSS i = 1, 2, 3: xk(i) = Rx(i), la RSS de la BS i, v k(i) es la velocidad de (a) Kalman filtering of the RSS i = 1, 2, 3: xk (i) = Rx (i), the RSS of the BS i, v k (i) is the speed of

cambio de la RSS de la BS i (es decir, la velocidad de cambio de Rx(i)), y es la RSS medida; (b) Filtrado de Kalman de la Distancia MT-BS i = 1, 2, 3: x k(i) = d(i) la distancia entre el MT y la BS i, change of the RSS of the BS i (that is, the rate of change of Rx (i)), and is the measured RSS; (b) Kalman Filtering of Distance MT-BS i = 1, 2, 3: x k (i) = d (i) the distance between the MT and the BS i,

vk(i) es la velocidad de cambio de d(i), y es la distancia MT-BS estimada basándose en la RSS medida; y vk (i) is the rate of change of d (i), and is the estimated MT-BS distance based on the measured RSS; Y

(c) Filtrado de Kalman de las Coordenadas del MT i = 1, 2: xk(1) = x, xk(2) = y, las coordinadas de 5 posición del MT, v k(1) = vx(tk), vk(2) = vy(tk) es la velocidad del MT horizontal y vertical y (c) Kalman filtering of the MT Coordinates i = 1, 2: xk (1) = x, xk (2) = y, the 5-position coordinates of the MT, v k (1) = vx (tk), vk (2) = vy (tk) is the speed of the horizontal and vertical MT and

, son las coordinadas del MT estimadas basándose en la RSS medida. , are the MT coordinates estimated based on the measured RSS.

Además, ?, ? y M son matrices de (2Nx2N), (2NxN) y (Nx2N), respectivamente, que pueden ser representadas como sigue: Further, ?, ? and M are matrices of (2Nx2N), (2NxN) and (Nx2N), respectively, which can be represented as follows:

10 Donde IN es la matriz unitaria de NxN y 0N es la matriz de NxN cero y ?t corresponde al periodo de muestreo de las mediciones. N es el número de mediciones para ser analizadas. Típicamente, en el filtrado de Kalman de la RSS N = 3, en el filtrado de Kalman de la Distancia MT-BS N =3 y en el filtrado de Kalman de las Coordenadas del MT N =2. 10 Where IN is the unit matrix of NxN and 0N is the matrix of zero NxN and? T corresponds to the sampling period of the measurements. N is the number of measurements to be analyzed. Typically, in the Kalman filtering of the RSS N = 3, in the Kalman filtering of the Distance MT-BS N = 3 and in the Kalman filtering of the MT Coordinates N = 2.

Además, Wk es un parámetro de vector aleatorio distribuido Gausiano medio cero que representa el ruido del proceso con una matriz de covarianza Q: In addition, Wk is a middle zero Gaussian distributed random vector parameter that represents the process noise with a covariance matrix Q:

donde (i = 1, …, N) representa la varianza de la velocidad de cambio de la RSS de la BS(i) (es decir, v k(i)): where (i = 1,…, N) represents the variance of the rate of change of the RSS of the BS (i) (that is, v k (i)):

Y finalmente, Uk es también un parámetro de vector aleatorio Gausiano medio cero que representa al ruido de la medición con una matriz de covarianza R: And finally, Uk is also a mean zero Gaussian random vector parameter that represents the measurement noise with a covariance matrix R:

20 Donde es la varianza de las mediciones de RSS (i = 1, .., N). 20 Where is the variance of the RSS measurements (i = 1, .., N).

Esta función de Filtrado de Kalman se utilizará ahora junto con los diferentes estimadores descritos en las realizaciones previas de la invención para ilustrar cómo el Filtrado de Kalman puede ser utilizado para optimizar más la precisión de la localización del MT. This Kalman Filtering function will now be used together with the different estimators described in the previous embodiments of the invention to illustrate how Kalman Filtering can be used to further optimize the accuracy of the location of the MT.

Resultará, no obstante, evidente, que el análisis anterior que condujo a los estimadores tal como se describen en las It will be clear, however, that the previous analysis that led to the estimators as described in the

25 Ecuaciones 5, 9, 19 y 22 no puede ser aplicado de manera válida directamente al filtrado de Kalman. Por lo tanto, los estimadores revisados adecuadamente que optimizan la precisión de la posición del MT en presencia del filtrado de Kalman necesitan ser desviados. 25 Equations 5, 9, 19 and 22 cannot be validly applied directly to Kalman filtering. Therefore, properly reviewed estimators that optimize the accuracy of the MT position in the presence of Kalman filtering need to be diverted.

En este aspecto, uno de los elementos claves para la comprensión de la función del filtrado de Kalman en el proceso de estimación de la posición del MT es el rendimiento del proceso de filtrado en condiciones estacionarias. Con el fin In this regard, one of the key elements for understanding the role of Kalman filtering in the MT position estimation process is the performance of the filtering process under stationary conditions. With the final purpose

30 de tener un comportamiento convergente del estado estacionario deben cumplirse las siguientes condiciones: 30 to have a convergent steady state behavior the following conditions must be met:

(a) El par {?, M} en el espacio de estado del filtro de Kalman de la Ec. (34) debe ser observable completamente: (a) The pair {?, M} in the state space of the Kalman filter of Eq. (34) must be fully observable:

Esta condición puede mostrarse como válida basándose en el hecho de que: This condition can be shown as valid based on the fact that:

(b) El par {?, G1/2} debe ser completamente controlable: (b) The pair {?, G1 / 2} must be fully controllable:

Y por lo tanto: And therefore:

10 Puede probarse que la Ec. (41) se cumple basándose en la Ec. (43). 10 It can be proved that Eq. (41) is fulfilled based on Eq. (43).

Como tanto la Ec. (39) como la Ec. (43) se cumplen para el espacio de estado del filtro de Kalman de la Ec. (34), entonces hay una única solución positiva P en la siguiente ecuación algebraica de Riccati: Since both Eq. (39) and Eq. (43) are met for the state space of the Kalman filter of Eq. (34), then there is a single positive solution P in the following Riccati algebraic equation:

La solución P de esta ecuación de Riccati algebraica determina la matriz de covarianza: The solution P of this equation of Riccati algebraic determines the covariance matrix:

Y la ganancia K de Kalman del Estado Estacionario será: And Kalman's K gain from the Stationary State will be:

Resultará evidente que la solución analítica de la Ec. (44) de Riccati requiere la estimación de los valores de Eigen de la siguiente matriz: It will be clear that the analytical solution of Riccati's Eq. (44) requires the estimation of the Eigen values of the following matrix:

Donde: En el análisis y simulación llevados a cabo en esta memoria, se obtuvo una aproximación de la Ec. (44) de Riccati utilizando el software de análisis MatlabTM. Where: In the analysis and simulation carried out in this report, an approximation of Riccati's Eq. (44) was obtained using MatlabTM analysis software.

Además, definiendo los estimadores revisados se ha adoptado el siguiente conjunto de asunciones relativas al 5 impacto del Filtrado de Kalman (KF – Kalman Filtering, en inglés): In addition, defining the revised estimators the following set of assumptions regarding the impact of Kalman Filtering (KF - Kalman Filtering) has been adopted:

(a) En términos de comportamiento estadístico, la pdf (función de densidad de probabilidad – Probability Density Function, en inglés) de la salida del Filtrado de Kalman puede ser aproximada por la pdf del parámetro introducido; (a) In terms of statistical behavior, the pdf (probability density function - Probability Density Function, in English) of the output of Kalman Filtering can be approximated by the pdf of the entered parameter;

(b) en el estado estacionario el valor medio de la salida de KF será igual al valor medio de la entrada de 10 KF: (b) in the steady state the average value of the KF output will be equal to the average value of the 10 KF input:

(c) en el estado estacionario la varianza de la salida de KF será menor que la varianza de la entrada de KF, lo que representa la ganancia del filtro K: (c) in the steady state the variance of the KF output will be less than the variance of the KF input, which represents the gain of the K filter:

15 Basándose en las ecuaciones del espacio del estado de KF (34), la varianza del estado estacionario de la salida de KF de la Ec. (51) puede ser reescrita como sigue: 15 Based on the equations of the KF state space (34), the steady state variance of the KF output of Eq. (51) can be rewritten as follows:

Donde 0 < ƒ(i) < 1 representa la ganancia del Filtro de Kalman K del estado estacionario para el parámetro xk(i) (i = 1, …, N). Where 0 <ƒ (i) <1 represents the gain of the Kalman K Filter of the steady state for the parameter xk (i) (i = 1,…, N).

20 Tal Filtrado de Kalman se utilizará ahora en tres realizaciones diferentes de la invención, a saber, con referencia a la Figura 2, siendo aplicado a la salida de las mediciones de RSS 21 (Opción A), a la Estimación de la Distancia MT-BS 22 (Opción B) y a la Estimación de las Coordenadas de Posición del MT tras la Trilateración 23 (Opción C) y a los estimadores combinados apropiados definidos. Such Kalman Filtering will now be used in three different embodiments of the invention, namely, with reference to Figure 2, being applied to the output of the RSS 21 measurements (Option A), to the Distance Estimation MT- BS 22 (Option B) and the Estimation of the Position Coordinates of the MT after Trilateration 23 (Option C) and the appropriate combined estimators defined.

Opción A: Filtro de Kalman de RSS Option A: Kalman's RSS filter

25 Se considera que la RSS medida sigue una distribución Normal: 25 The measured RSS is considered to follow a Normal distribution:

Esta condición mantiene la asunción de que una aplica para todas las Estaciones de Base implicadas en la localización del MT. Basándose en esta asunción puede concluirse que en el estado estacionario la serie resultante de las mediciones de RSS filtradas seguirá una distribución Normal con la misma varianza e inferior: This condition maintains the assumption that a It applies to all Base Stations involved in the location of the MT. Based on this assumption it can be concluded that in the steady state the series resulting from the filtered RSS measurements will follow a Normal distribution with the same variance and lower:

La Figura 9 comprende el factor de ganancia del Filtro de Kalman Figure 9 comprises the gain factor of the Kalman Filter

frente a ?Rx basándose en el rendimiento del KF del estado estacionario teórico, así como de acuerdo con la simulación que se explicará a continuación. Esta figura muestra que la simulación sigue estrechamente el rendimiento teórico, disminuyendo la ganancia del KF de la RSS exponencialmente a medida que la desviación estándar de las mediciones de la RSS aumenta.  versus? Rx based on the KF performance of the theoretical steady state, as well as according to the simulation that will be explained below. This figure shows that the simulation closely follows the theoretical performance, decreasing the KF gain of the RSS exponentially as the standard deviation of the RSS measurements increases.

5 Basándose en el análisis anterior es factible considerar un proceso de cálculo de móvil del MT que incorpora el Filtrado de Kalman de la RSS (opción A – véase la Figura 10). Como puede verse en la Figura 10, en el modelo del proceso equivalente simplificado el impacto del Filtro de Kalman ha sido reemplazado con las características estadísticas apropiadas de las mediciones de RSS equivalentes. La validez de este modelo equivalente se ilustrará en la simulación que será esquematizada a continuación. 5 Based on the above analysis, it is feasible to consider a MT mobile calculation process that incorporates the Kalman Filtering of the RSS (option A - see Figure 10). As can be seen in Figure 10, in the simplified equivalent process model the impact of the Kalman Filter has been replaced with the appropriate statistical characteristics of the equivalent RSS measurements. The validity of this equivalent model will be illustrated in the simulation that will be outlined below.

10 Este modelo de la Figura 10 puede ser utilizado para producir los estimadores de distancia MT-BS revisados que se ajustan al Filtrado de Kalman de la RSS (opción A). En este aspecto, los estimadores de distancia MT-BS revisados en el caso del filtrado de Kalman de la RSS serán los siguientes: 10 This model in Figure 10 can be used to produce the revised MT-BS distance estimators that conform to the Kalman Filtering of the RSS (option A). In this regard, the MT-BS distance estimators reviewed in the case of Kalman's RSS filtering will be the following:

(a) (to)
Estimador 0: Estimador básico para la distancia MT-BS tal como el proporcionado por la Ec. (2). Estimator 0: Basic estimator for the distance MT-BS as provided by Eq. (2).

(b) (b)
Estimador 1: El estimador de la distancia MT-BS No desviado: Estimator 1: The MT-BS distance estimator Not diverted:

(c) (C)
Estimador 2: El estimador del MSE de la distancia MT-BS Mínimo: Estimator 2: The MSE estimator of the minimum MT-BS distance:

(d) (d)
Estimador 3: El estimador de las coordenadas del MT No desviado: Estimator 3: The MT coordinate estimator Not diverted:

(e) (and)
Estimador 4: El estimador del MSE de las coordenadas del MT por debajo del óptimo: Estimator 4: The MSE estimator of the MT coordinates below the optimum:

Debe observarse que una ganancia del KF de correspondiente al caso en el que el Filtrado de Kalman no se ha aplicado, y los estimadores definidos anteriormente resultan iguales a los estimadores definidos para el caso de localización del MT de RSS básico (tal como se define en las Ecuaciones 5, 9, 19 y 22). It should be noted that a KF gain of corresponding to the case in which Kalman Filtering has not been applied, and the estimators defined above are equal to the estimators defined for the case of location of the basic RSS MT (as defined in Equations 5, 9, 19 and 22).

25 Opción B: Filtro de Kalman de Distancia MT-BS 25 Option B: Kalman Distance Filter MT-BS

Esta opción incorpora el filtrado tras la estimación de la distancia MT-BS, como se ilustra en la Figura 11. La Figura 11 también muestra un modelo de cálculo de la posición del MT simplificado equivalente en el que el Filtro de Kalman ha sido reemplazado con las características estadísticas apropiadas de las distancias MT-BS. La validez de este modelo equivalente se ilustrará en la simulación que se esquematizará a continuación. This option incorporates filtering after estimation of the MT-BS distance, as illustrated in Figure 11. Figure 11 also shows a model for calculating the position of the equivalent simplified MT in which the Kalman Filter has been replaced with the appropriate statistical characteristics of the MT-BS distances. The validity of this equivalent model will be illustrated in the simulation that will be outlined below.

30 Este modelo de la Figura 11 puede ser utilizado para producir los estimadores de distancia revisados que incorporan el Filtrado de Kalman (opción B). En este aspecto, la distancia MT-BS se considera que sigue una distribución Lognormal: 30 This model in Figure 11 can be used to produce the revised distance estimators that incorporate Kalman Filtering (option B). In this aspect, the MT-BS distance is considered to follow a Lognormal distribution:

El impacto del filtrado de Kalman en la función de densidad de probabilidad de la salida del filtro puede ser 35 aproximado mediante lo que sigue: The impact of Kalman filtering on the probability density function of the filter output can be approximated by the following:

A partir del mismo análisis en el estado estacionario del Filtro de Kalman deberíamos tener: From the same analysis in the steady state of the Kalman Filter we should have:

Donde fd(i) representa la ganancia del filtro de Kalman. De la Ec. (61) tenemos: Where fd (i) represents the gain of the Kalman filter. From Eq. (61) we have:

Y de la Ec. (62): And from Eq. (62):

Basándose en la Ec. (63), Ec. (64) resulta: Based on Eq. (63), Eq. (64) results:

Y basándose en la Ec. (65) obtenemos de la Ec. (63): And based on Eq. (65) we get from Eq. (63):

Este modelo puede ahora ser utilizado para producir los estimadores de la distancia MT-BS que corresponden a la opción B del KF de la Distancia MT-BS. This model can now be used to produce the MT-BS distance estimators that correspond to option B of the MT-BS Distance KF.

15 Basándose en estos resultados, es posible definir los estimadores de la distancia MT-BS revisados que son apropiados para este método de filtrado de Kalman de MT-BS. 15 Based on these results, it is possible to define the revised MT-BS distance estimators that are appropriate for this MT-BS Kalman filtering method.

(a) (to)
Estimador 0: Estimador básico para la distancia MT-BS: tal como el proporcionado por la Ec. (2). Estimator 0: Basic estimator for the distance MT-BS: as provided by Eq. (2).

(b) (b)
Estimador 1: El estimador de la distancia MT-BS se define como sigue: Estimator 1: The MT-BS distance estimator is defined as follows:

20 Por lo tanto, el estimador de distancia MT-BS es idéntico al aplicado para el caso de que no se aplique ningún Filtrado de Kalman (Ec. (5)) debido al hecho de que el Filtrado de Kalman no afecta al valor medio de acuerdo con la asunción de la sección previa (Ec. (50)). 20 Therefore, the MT-BS distance estimator is identical to that applied in the event that no Kalman Filtering (Eq. (5)) is applied due to the fact that Kalman Filtering does not affect the average value of agreement with the assumption of the previous section (Eq. (50)).

(c) Estimador 2: el estimador de MSE de la distancia MT-BS Mínimo: definido como el que minimiza lo siguiente: (c) Estimator 2: the MSE estimator of the distance MT-BS Minimum: defined as the one that minimizes the following:

De la Ec. (64), el MSE mínimo se consigue mediante el estimador siguiente: From Eq. (64), the minimum MSE is achieved by the following estimator:

De manera que el estimador 2 es: So estimator 2 is:

(d) Estimador 3: El estimador de las coordenadas del MT No desviado: A partir del análisis del proceso de trilateración, para conseguir la estimación de las coordenadas del MT no desviado debe aplicarse la siguiente condición: (d) Estimator 3: The estimator of the coordinates of the MT Not diverted: From the analysis of the process of trilateration, to get the estimate of the coordinates of the MT not diverted, the following condition must be applied:

10 Así que el estimador 3 es: 10 So estimator 3 is:

(e) Estimador 4: El estimador del MSE de las coordenadas del MT por debajo del óptimo: de acuerdo con el análisis del proceso de trilateración este estimador debe minimizar la siguiente cantidad: (e) Estimator 4: The MSE estimator of the MT coordinates below the optimum: according to the analysis of the trilateration process this estimator should minimize the following amount:

15 Basándose en la asunción de que: 15 Based on the assumption that:

la minimización del MSE (Ec. (72)) se consigue para: Así que estimador 4 es: the minimization of the MSE (Eq. (72)) is achieved for: So estimator 4 is:

Debe observarse que para una ganancia del KF de ƒd(i) = 1 (correspondiente al caso de que el Filtrado de Kalman It should be noted that for a KF gain of ƒd (i) = 1 (corresponding to the case that Kalman Filtering

5 no se aplique a todo y por lo tanto no se produzca ganancia) los estimadores anteriores resultan idénticos a los aplicables para el proceso de no filtrado (localización basada en RSS básico), tal como se define en las Ecuaciones 5, 9, 19 y 22. 5 does not apply to everything and therefore no profit is produced) the previous estimators are identical to those applicable for the non-filtering process (location based on basic RSS), as defined in Equations 5, 9, 19 and 22

Opción C: Filtro de Kalman de las coordenadas del MT Option C: Kalman filter of the MT coordinates

Esta opción incorpora el filtrado tras la etapa de trilateración, como se ilustra en la Figura 12. La Figura 12 también This option incorporates filtering after the trilateration stage, as illustrated in Figure 12. Figure 12 also

10 muestra un modelo de cálculo de posición del MT simplificado equivalente en el que el Filtro de Kalman ha sido reemplazado con las características estadísticas de la distancia MT-BS equivalentes. La validez de este modelo equivalente se ilustrará en la simulación que se esquematizará a continuación. 10 shows an equivalent simplified MT position calculation model in which the Kalman Filter has been replaced with the equivalent MT-BS distance statistical characteristics. The validity of this equivalent model will be illustrated in the simulation that will be outlined below.

Este modelo de la Figura 12 puede ser utilizado para producir los estimadores revisados que corresponden al Filtrado de Kalman como para la opción C. A este respecto, las coordenadas del MT (x, y) tras la etapa de This model in Figure 12 can be used to produce the revised estimators that correspond to Kalman Filtering as for option C. In this respect, the coordinates of the MT (x, y) after the stage of

15 trilateración pueden ser expresadas como sigue: 15 trilateration can be expressed as follows:

Donde para (xi, yi) i = 1, 2, 3 las coordenadas de las Estaciones de Base consideradas para el proceso de trilateración son: Where for (xi, yi) i = 1, 2, 3 the coordinates of the Base Stations considered for the trilateration process are:

20 La función de densidad de probabilidad de las coordenadas del MT no es conocida, puesto que corresponde a la suma de los parámetros distribuidos Log-normal. Por lo tanto, en esta opción de Filtrado de Kalman adoptamos el modelo de cálculo de la posición del MT equivalente representado en la Figura 12. Como puede verse en esta Figura se asume que el modelo del cálculo de la posición del MT equivalente se basa en un conjunto de distancias MT-BS equivalentes que siguen una distribución Log-normal con parámetros de media y varianza adecuados. Para 20 The probability density function of the MT coordinates is not known, since it corresponds to the sum of the Log-normal distributed parameters. Therefore, in this option of Kalman Filtering we adopt the model of calculation of the position of the equivalent MT represented in Figure 12. As can be seen in this Figure it is assumed that the model of the calculation of the position of the equivalent MT is based on a set of equivalent MT-BS distances that follow a Log-normal distribution with appropriate mean and variance parameters. For

25 inferir las características de las distancias MT-BS equivalentes se aprovechan las siguientes condiciones, que están basadas en las asunciones presentadas en las Ecuaciones (26) y (27) en lo que respecta al estado estacionario del Filtro de Kalman: In inferring the characteristics of the equivalent MT-BS distances, the following conditions are used, which are based on the assumptions presented in Equations (26) and (27) as regards the steady state of the Kalman Filter:

En particular la Ec. (79) conduce a la siguiente condición: Y la Ec. (80) conduce a lo siguiente: In particular Eq. (79) leads to the following condition: And Eq. (80) leads to the following:

Una solución que justifica ambas condiciones proporcionadas por las Ecs. (81) y (82) es la siguiente: A solution that justifies both conditions provided by Ecs. (81) and (82) is as follows:

Asumiendo que sigue una distribución Log-Normal tenemos, basándonos en la Ec. (84): Assuming that follow a Log-Normal distribution we have, based on Eq. (84):

Por lo tanto: Thus:

10 En este caso la Ec. (83) conduce a lo que sigue: 10 In this case Eq. (83) leads to the following:

Las distancias MT-BS equivalentes son por lo tanto una función de la estación de base i (i = 1, 2, 3) así como de la coordenada z del Terminal Móvil (z = x, y). Esto lleva a unos estimadores de la distancia MT-BS diferentes que pueden ser utilizados para la estimación de cada una de las coordenadas del MT de acuerdo con esta realización de The equivalent MT-BS distances are therefore a function of the base station i (i = 1, 2, 3) as well as the z coordinate of the Mobile Terminal (z = x, y). This leads to different MT-BS distance estimators that can be used to estimate each of the MT coordinates according to this embodiment of

15 la invención. The invention.

Por lo tanto, basándose en el análisis anterior los estimadores de la distancia MT-BS revisados para esta realización de la invención son: Therefore, based on the above analysis, the MT-BS distance estimators reviewed for this embodiment of the invention are:

(a) Estimador 0: estimador básico: el proporcionado por la Ec. (2). (a) Estimator 0: basic estimator: that provided by Eq. (2).

(b) Estimador 1: estimador de la distancia MT-BS no desviado: definido como el que satisface la 20 condición siguiente: (b) Estimator 1: MT-BS distance estimator not diverted: defined as the one that satisfies the following condition:

Basándose en la Ec. (86) y (87) tenemos: Based on Eq. (86) and (87) we have:

Así que el estimador 1 es: (c) Estimador 2: estimador del MSE de la distancia MT-BS mínimo: definido como el que minimiza la siguiente condición: So estimator 1 is: (c) Estimator 2: MSE estimator of the minimum MT-BS distance: defined as the one that minimizes the following condition:

La condición anterior es minimizada por lo siguiente: The above condition is minimized by the following:

Así que el estimador 2 es: So estimator 2 is:

(d) Estimador 3: estimador de coordenadas del MT No desviado: definido como el que satisface la 10 condición siguiente: (d) Estimator 3: MT coordinate estimator Not deviated: defined as satisfying the following condition:

Una solución para la condición anterior es la siguiente: A solution for the previous condition is as follows:

Y basándose en las Ecs. (86) y (87) se obtiene el siguiente estimador: And based on Ecs. (86) and (87) the following estimator is obtained:

La ecuación anterior para el estimador de las coordenadas del MT No desviado filtrado es idéntica a la aplicable para la localización basada en la RSS básica definida en la Ec. (9). The above equation for estimating the coordinates of the MT Not diverted filtered is identical to that applicable for the location based on the basic RSS defined in Eq. (9).

(e) Estimador 4: estimador del MSE de coordenadas del MT por debajo del óptimo: definido como el que minimiza las siguientes cantidades: (e) Estimator 4: MSE estimator of MT coordinates below the optimum: defined as the one that minimizes the following quantities:

La minimización de las cantidades anteriores puede lograrse con lo siguiente: Minimization of the above amounts can be achieved with the following:

Así que el estimador 4 es: Es interesante observar que para una ganancia del Filtro de Kalman de ƒz = 1 correspondiente al caso de que no se aplique el Filtrado de Kalman, los estimadores definidos para la Opción C resultan iguales a los estimadores definidos para el caso de RSS básico tal como se define en las Ecuaciones 5, 9, 19 y 22. So estimator 4 is: It is interesting to note that for a gain of the Kalman Filter of ƒz = 1 corresponding to the case that Kalman Filtering is not applied, the estimators defined for Option C are equal to the estimators defined for the case of basic RSS as defined in Equations 5, 9, 19 and 22.

5 Análisis del Rendimiento 5 Performance Analysis

Para analizar el rendimiento de los diferentes estimadores de la distancia MT-BS filtrada mediante Filtro de Kalman (es decir, de las Opciones A, B y C), se ilustrará un modelo de simulación. Este modelo de simulación se basa en una red de telefonía móvil con un área geográfica que tiene un conjunto de estaciones de base que soportan cada una tres celdas del mismo radio (cada celda corresponde a un sector de 120º del área geográfica). Durante la To analyze the performance of the different estimators of the MT-BS distance filtered by Kalman Filter (that is, from Options A, B and C), a simulation model will be illustrated. This simulation model is based on a mobile telephone network with a geographical area that has a set of base stations that each support three cells of the same radius (each cell corresponds to a 120º sector of the geographical area). During the

10 simulación, la posición del MT es seleccionada aleatoriamente dentro de esta área y los niveles de la RSS de cada una de las estaciones de base están estimados a partir el modelo Hata. También, se añade un ruido blanco Gausiano con varianza ?Rx2 al RSS resultante y se produce un conjunto de mediciones de RSS en un periodo ?t. 10 simulation, the position of the MT is randomly selected within this area and the RSS levels of each of the base stations are estimated from the Hata model. Also, a Gaussian white noise with variance? Rx2 is added to the resulting RSS and a set of RSS measurements is produced in a period? T.

Con respecto a la movilidad del MT, se considera una red de calles con el mallado de Manhattan y el MT se está moviendo a una velocidad que es seleccionada uniformemente en un intervalo de entre 10 km/hr – 60 km/hr (típica 15 para un entorno Urbano). En cada cruce de calles la dirección del movimiento del MT es seleccionada con igual probabilidad desde los posibles segmentos de calle alternativos, mientras que la velocidad del MT es seleccionada de nuevo desde el mismo intervalo mencionado anteriormente. Basándose en la serie de tiempos producida de las mediciones de la RSS, se aplica la localización del MT basada en las opciones de Filtrado de Kalman alternativas, y la posición del MT fue a continuación comparada con la posición del MT real para determinar el error de localización. With respect to the mobility of the MT, a street network with the Manhattan mesh is considered and the MT is moving at a speed that is uniformly selected in a range of between 10 km / hr - 60 km / hr (typical 15 for an urban environment). At each intersection of streets the direction of movement of the MT is selected with equal probability from the possible alternative street segments, while the speed of the MT is selected again from the same interval mentioned above. Based on the time series produced from the RSS measurements, the location of the MT based on the alternative Kalman Filtering options is applied, and the position of the MT was then compared with the position of the actual MT to determine the error of location.

20 A este respecto, las Tablas 1, 2 y 3 proporcionan el error de localización del MT para las tres opciones de Filtrado de Kalman diferentes frente a la desviación estándar de la RSS medida (?Rx). Esto se proporciona tanto para los estimadores originales (es decir, los estimadores 0 – 4, sin KF) y los estimadores de la distancia MT-BS (es decir, los estimadores 1A – 4A, 1B – 4B y 1C – 4C, con KF). 20 In this regard, Tables 1, 2 and 3 provide the MT location error for the three different Kalman Filtering options versus the standard deviation of the measured RSS (? Rx). This is provided for both the original estimators (i.e., the estimators 0-4, without KF) and the estimators of the distance MT-BS (i.e., the estimators 1A-4A, 1B-4B and 1C-4C, with KF ).

TABLA 1: El rendimiento del filtrado de Kalman de la RSS frente al estimador de la distancia MT-BS aplicado. TABLE 1: The performance of the Kalman filtering of the RSS versus the MT-BS distance estimator applied.

Tabla 2: El rendimiento del filtrado de Kalman de la Distancia MT-BS frente al estimador de la distancia MT-BS aplicado. Table 2: The performance of the Kalman filtering of the MT-BS Distance versus the MT-BS distance estimator applied.

5 Tabla 3: El rendimiento del filtrado de Kalman de las Coordenadas del MT frente al estimador de la distancia MT-BS aplicado. 5 Table 3: The Kalman filtering performance of the MT Coordinates versus the MT-BS distance estimator applied.

Estas tablas indican que los estimadores de la distancia MT-BS con KF proporcionan el medio para mejorar la precisión de la localización del MT en todas las opciones del KF. En particular los estimadores de la distancia MT-BS revisados (estimadores 4A, 4B y 4C) conducen al rendimiento óptimo. These tables indicate that the MT-BS distance estimators with KF provide the means to improve the accuracy of the location of the MT in all KF options. In particular, the revised MT-BS distance estimators (estimators 4A, 4B and 4C) lead to optimum performance.

10 Es interesante observar que en el caso de la Opción B del KF de la distancia MT-BS, el rendimiento del estimador 1 que es idéntico al estimador 1B (estimador de la distancia MT-BS No desviado) está muy cerca del estimador de rendimiento óptimo (estimador 4B revisado). 10 It is interesting to note that in the case of Option B of the KF of the MT-BS distance, the performance of the estimator 1 which is identical to the estimator 1B (MT-BS distance estimator Not deviated) is very close to the performance estimator optimal (revised 4B estimator).

Una observación similar aplica para la Opción C del KF de las Coordenadas del MT con respecto al rendimiento del estimador 3 que es idéntico al estimador 3C (estimador No desviado de las Coordenadas del MT). La razón para A similar observation applies to Option C of the KF of the MT Coordinates with respect to the performance of the estimator 3 which is identical to the estimator 3C (estimator Not deviated from the MT Coordinates). The reason for

15 este resultado es la manera en la que el Filtrado de Kalman afecta a las características estadísticas de su entrada (véase la Ec. (50) y (51)): la salida del Filtrado de Kalman mantiene el valor medio de la entrada y reduce la varianza de la entrada. En el caso de que la entrada del KF sea no desviada entonces el error de localización resultante resulta equivalente al caso de una menor ?Rx. En tal caso el rendimiento de todos los estimadores es convergente, como puede verse en las Tablas 1, 2 y 3 para, por ejemplo, ?Rx = 4 db. 15 This result is the way in which Kalman Filtering affects the statistical characteristics of its input (see Eq. (50) and (51)): Kalman Filtering output maintains the average value of the input and reduces the variance of the input. In the event that the KF input is not diverted then the resulting location error is equivalent to the case of a smaller? Rx. In this case the performance of all estimators is convergent, as can be seen in Tables 1, 2 and 3 for, for example,? Rx = 4 db.

20 Por otro lado, en el caso de que la entrada del KF esté desviada entonces la salida resultante mantiene la desviación de la entrada, lo que lleva posiblemente a un error mayor, aunque tiene una menor varianza (debido a la ganancia del KF). El estimador de mejor rendimiento (estimador 4A revisado) para todas las opciones del KF proporciona de 20 On the other hand, in the event that the input of the KF is deviated then the resulting output maintains the deviation of the input, possibly leading to a greater error, although it has a smaller variance (due to the gain of the KF). The best performance estimator (revised 4A estimator) for all KF options provides

hecho una solución por debajo del óptimo al MSE de las coordenadas del MT equilibrando la desviación y la varianza resultantes. made a solution below the optimum to the MSE of the coordinates of the MT balancing the resulting deviation and variance.

La Figura 13 compara el rendimiento de las opciones del KF basándose en su estimador de mejor rendimiento (4A, 4B y 4C respectivamente) así como el rendimiento de la localización de la RSS básica (para el estimador 4). Como puede verse en el filtrado de Kalman la opción A sigue siendo la opción de filtrado de Kalman de mejor rendimiento. No obstante, como puede verse en la Figura 13, la precisión de la localización del MT resultante para todas las opciones del KF está en un intervalo que es válido y aceptable para un aprovechamiento comercial (es decir error de localización de 100 m – 200 m para ?Rx = 12 db). Figure 13 compares the performance of the KF options based on their best performance estimator (4A, 4B and 4C respectively) as well as the performance of the basic RSS location (for estimator 4). As can be seen in Kalman filtering, option A remains the best performing Kalman filtering option. However, as can be seen in Figure 13, the location accuracy of the resulting MT for all KF options is in a range that is valid and acceptable for commercial use (i.e. location error of 100 m - 200 m for? Rx = 12 db).

El análisis anterior proporciona el medio para estimar estos parámetros basándose en las características del KF del estado estacionario. En una implementación comercial tales parámetros pueden ser calculados sin conexión a la Internet con el fin de reducir la carga de trabajo del procesamiento en tiempo real (particularmente en lo que respecta a proporcionar una buena estimación de los factores de ganancia del KF). The above analysis provides the means to estimate these parameters based on the characteristics of the steady state KF. In a commercial implementation such parameters can be calculated without connection to the Internet in order to reduce the workload of real-time processing (particularly with regard to providing a good estimate of KF gain factors).

Un planteamiento simplificado alternativo, que es aplicable a la Opción B del KF de la distancia MT-BS y a la Opción C del KF d las coordenadas del MT, es utilizar los estimadores 1B y 3C (Ec. (68) y (94) respectivamente), puesto que no requieren la estimación de los parámetros de ganancia del KF y aun así, de acuerdo con los resultados anteriores, mostrar un rendimiento muy cercano a los estimadores de mejor rendimiento. An alternative simplified approach, which is applicable to Option B of the KF of the distance MT-BS and to Option C of the KF d of the coordinates of the MT, is to use the estimators 1B and 3C (Eq. (68) and (94) respectively). ), since they do not require the estimation of the KF gain parameters and yet, according to the previous results, show a performance very close to the best performance estimators.

Con respecto a aplicar más de una opción del KF, aunque tal planteamiento es posible, no se ha encontrado que lleve a otra mejora de la precisión de la localización del MT. Lo mismo aplica en el caso de que los estimadores de la distancia MT-BS revisados sean utilizados además de los estimadores del KF revisados. Este resultado se debe al hecho de que, donde la salida de un KF es utilizada como una entrada a otro KF entonces el segundo KF no proporcionará la esperada ganancia porque su entrada no muestra una de las características que permiten al KF proporcionar ganancia. Es decir, la serie de mediciones de entrada debería tener ruido de medición que es independiente en cada muestra. Esta es una propiedad que la salida del primer KF no tiene. With respect to applying more than one option of the KF, although such an approach is possible, it has not been found to lead to another improvement in the accuracy of the location of the MT. The same applies in the case that the revised MT-BS distance estimators are used in addition to the revised KF estimators. This result is due to the fact that, where the output of one KF is used as an input to another KF then the second KF will not provide the expected gain because its input does not show one of the characteristics that allow the KF to provide gain. That is, the series of input measurements should have measurement noise that is independent in each sample. This is a property that the output of the first KF does not have.

Por lo tanto, en resumen, el análisis anterior ha ilustrado la RSS basándose en la optimización de la precisión de localización en presencia de filtrado de Kalman y ha adaptado el análisis de la optimización del error de la localización del MT mediante RSS básica para definir estimadores revisados para las siguientes opciones del Filtrado de Kalman: Filtrado de Kalman de la RSS, Filtrado de Kalman de la distancia MT-BS y filtrado de Kalman de las coordenadas del MT. Tras evaluar el impacto del filtrado de Kalman en la precisión de la localización del MT basándose en el análisis del estado estacionario, se obtuvo un conjunto de estimadores de MT-BS para cada una de las opciones del Filtrado de Kalman. Therefore, in summary, the above analysis has illustrated the RSS based on the optimization of the location accuracy in the presence of Kalman filtering and has adapted the analysis of the optimization of the MT location error using basic RSS to define estimators Revised for the following Kalman Filtering options: Kalman filtering of the RSS, Kalman filtering of the MT-BS distance and Kalman filtering of the MT coordinates. After evaluating the impact of Kalman filtering on the accuracy of the location of the MT based on the steady state analysis, a set of MT-BS estimators was obtained for each of the Kalman Filtering options.

Resultará evidente que la implementación exacta del filtro de Kalman tal como se describe en esta memoria sólo debe considerarse como ilustrativa, y que las configuraciones de Kalman alternativas están dentro del alcance de la invención. Además, aunque el uso de un filtro de Kalman es una implementación preferida, son posibles filtros alterativos, particularmente otros filtros recursivos estadísticos capaces de estimar el estado de un sistema dinámico. Ejemplos de posibles alternativas incluyen Filtros de Suavizado Exponencial y Filtros de Reconciliación de Datos Dinámicos. It will be clear that the exact implementation of the Kalman filter as described herein should only be considered as illustrative, and that alternative Kalman configurations are within the scope of the invention. In addition, although the use of a Kalman filter is a preferred implementation, alterative filters are possible, particularly other statistical recursive filters capable of estimating the state of a dynamic system. Examples of possible alternatives include Exponential Smoothing Filters and Dynamic Data Reconciliation Filters.

Además, las realizaciones con filtrado de Kalman de la invención se ilustraban sólo en relación con las mediciones de la RSS derivadas de STAMP y de las técnicas de determinación de la posición de Rastreo del MT; sin embargo, las realizaciones son aplicables a cualquier otra técnica de rastreo en la cual se recogen mediciones de la RSS, tales como CGI, CGI+TA y ECGI. In addition, the Kalman filtering embodiments of the invention were illustrated only in relation to the RSS measurements derived from STAMP and the MT Tracking position determination techniques; however, the embodiments are applicable to any other tracking technique in which RSS measurements are collected, such as CGI, CGI + TA and ECGI.

Adicionalmente, las realizaciones de la invención han sido descritas en relación con la monitorización del terminal móvil y la determinación de mediciones de la RSS. Esto no es esencial para la invención, y la misma funcionalidad puede ser implementada externa al terminal. Por ejemplo, el terminal puede enviar las mediciones de la RSS a la red de núcleo para su procesamiento. Additionally, the embodiments of the invention have been described in relation to the monitoring of the mobile terminal and the determination of RSS measurements. This is not essential for the invention, and the same functionality can be implemented external to the terminal. For example, the terminal can send the RSS measurements to the core network for processing.

Las técnicas de estimación de posición listadas anteriormente son aplicables a varias configuraciones de red que incluyen las redes de 2G, 3G y 4G. The position estimation techniques listed above are applicable to various network configurations that include 2G, 3G and 4G networks.

Además, aunque la presente invención tiene una aplicabilidad particularmente para las mediciones de la RSS, cualquier otro parámetro adecuado para las comunicaciones entre el terminal móvil y sus estaciones de base adyacentes puede ser utilizado (por ejemplo, Diferencia de Tiempo Observada – Observed Time Difference, en inglés) así como mediciones asociadas a otras tecnologías como GPS. Más particularmente, resultará evidente que los estimadores de acuerdo con las realizaciones de la invención son aplicables particularmente al parámetro RSS debido a su naturaleza estadística, y a otros parámetros con una distribución de error similar. In addition, although the present invention has a particular applicability for RSS measurements, any other parameter suitable for communications between the mobile terminal and its adjacent base stations may be used (for example, Observed Time Difference, in English) as well as measurements associated with other technologies such as GPS. More particularly, it will be apparent that the estimators according to the embodiments of the invention are particularly applicable to the RSS parameter due to its statistical nature, and to other parameters with a similar error distribution.

Claims (9)

REIVINDICACIONES 1. Un método de estimar la ubicación de un terminal móvil (1) en una red de comunicaciones de telefonía móvil que tiene una pluralidad de estaciones de base (3 – 5, 7 – 9), incluyendo el método: 1. A method of estimating the location of a mobile terminal (1) in a mobile telephone communications network having a plurality of base stations (3-5, 7-9), including the method: determinar la medición de al menos un parámetro de señal para el terminal móvil en relación con cada una 5 de la pluralidad de estaciones de base; determining the measurement of at least one signal parameter for the mobile terminal in relation to each of the plurality of base stations; utilizar las mediciones del parámetro de la señal para obtener una primera estimación de la distancia del terminal móvil desde cada una de la pluralidad de estaciones de base; y caracterizado por use the measurements of the signal parameter to obtain a first estimate of the distance of the mobile terminal from each of the plurality of base stations; and characterized by utilizar al menos un estimador en cada una de las primeras estimaciones de distancia para obtener una estimación de distancia refinada del terminal móvil (1) desde cada una de la pluralidad de estaciones de base i de 10 manera que el al menos un estimador se adecúa al menos a uno de los siguientes formatos: use at least one estimator in each of the first distance estimates to obtain a refined distance estimate of the mobile terminal (1) from each of the plurality of base stations i in such a way that the at least one estimator is adapted to the less to one of the following formats: utilizar la citada pluralidad de estimaciones de distancia refinadas para obtener una estimación de la posición del terminal móvil, y use the aforementioned plurality of refined distance estimates to obtain an estimate of the position of the mobile terminal, and aplicar un filtrado de Kalman a uno de las mediciones de parámetro de señal, las estimaciones de distancia 15 refinadas o la estimación de posición del terminal móvil determinadas, donde: apply a Kalman filter to one of the signal parameter measurements, the refined distance estimates 15 or the mobile terminal position estimate determined, where: 1..4 es la estimación de la distancia refinada en kilómetros 1..4 is the estimate of the refined distance in kilometers ?Rx2 es la varianza de la distribución Gausiana de la Potencia de Señal Recibida (RSS – Received Signal Strength, en inglés), ? Rx2 is the variance of the Gaussian distribution of the Signal Strength Received (RSS - Received Signal Strength), , , 20 es la altura de la estación de base i en m, 20 is the height of the base station i in m, A(i) es una estimación de una cantidad de pérdida de ruta de propagación desde la estación de base i; y A (i) is an estimate of an amount of propagation path loss from the base station i; Y es la Potencia de Señal Recibida (RSS – Received Signal Strength, en inglés) desde la estación de base i en la ubicación real del terminal. is the Received Signal Strength (RSS) from the base station and in the actual location of the terminal. 2. El método de la reivindicación 1, en el que el filtrado de Kalman se aplica adaptando el al menos un 25 estimador de manera que se adecúa al menos a uno de los siguientes formatos: 2. The method of claim 1, wherein the Kalman filtrate is applied by adapting the at least 25 estimator so that it fits at least one of the following formats: donde:where: y fz son los factores de ganancia del filtro de Kalman; y  and fz are the gain factors of the Kalman filter; Y es un estimador básico, .  It is a basic estimator,. 5 3. El método de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la medición del al menos un parámetro de señal determinado es una medición de la Potencia de Señal Recibida, RSS, y se utiliza una técnica de localización basada en la RSS para obtener la primera estimación de la distancia de la ubicación del terminal móvil.The method of any one of the preceding claims, wherein the measurement of the at least one determined signal parameter is a measurement of the Received Signal Power, RSS, and an RSS based location technique is used to get the first estimate of the distance from the location of the mobile terminal. 4. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la medición del al menos un parámetro de señal determinado es una medición de Potencia de Señal Recibida, RSS, y las mediciones de la RSS  4. The method of any of the preceding claims, wherein the measurement of the at least one determined signal parameter is a measurement of Received Signal Power, RSS, and RSS measurements. 10 son determinadas a partir de posiciones históricas del terminal recogidas cuando el terminal estaba en modo de reposo. 10 are determined from historical positions of the terminal collected when the terminal was in idle mode.
5. 5.
El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la medición del al menos un parámetro de señal determinado incluye también mediciones de Avance de Sincronización, que son determinadas por el terminal móvil mientras el terminal está activo. The method of any one of claims 1 to 3, wherein the measurement of the at least one determined signal parameter also includes Synchronization Advance measurements, which are determined by the mobile terminal while the terminal is active.
6. 6.
El método de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la cantidad de pérdida de ruta de propagación se estima utilizando un modelo Hata o un modelo Cost231. The method of any one of the preceding claims, wherein the amount of propagation path loss is estimated using a Hata model or a Cost231 model.
7. 7.
El método de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye también utilizar las estimaciones de distancia en los cálculos de triangulación / trilateración para estimar la ubicación del terminal móvil. The method of any one of the preceding claims, which also includes using the distance estimates in the triangulation / trilateration calculations to estimate the location of the mobile terminal.
5 8. Un terminal móvil configurado para ejecutar un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 del método. A mobile terminal configured to execute a method according to any one of claims 1 to 7 of the method.
9. Un elemento de red de comunicaciones configurado para ejecutar un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 del método. 9. A communications network element configured to execute a method according to any one of claims 1 to 7 of the method. 10. Una red de telecomunicaciones de telefonía móvil configurada para ejecutar un método de acuerdo con una 10 cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 del método. 10. A mobile telephone telecommunications network configured to execute a method according to any one of claims 1 to 7 of the method.
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